心压缩机大流量系数模型级叶轮外径切削的试验研究.doc

PAGE PAGE 5 心压缩机大流量系数模型级叶轮外径切削的试验研究 许 敏 孙 洋 赵 强/沈阳鼓风机集团有限公司 摘要：叙述了一个离心压缩机大流量系数模型级叶轮外径切削的研究结果，首先对外径切割后作CFD计算比较，然后做模型级的切削试验，通过试验不仅对CFD计算结果得到了验证，同时切削后得到了与母型级性能相近的良好性能的派生级。 关键词：离心式压缩机；模型级；流量系数 中图分类号：TH452 文献标识码：B 文章编号：1006-8155（2008）05-0020-04 Experimental Study on Outer Diameter Cutting of Model Stage Impeller with Large Flow Coefficient of Centrifugal Compressors Abstract: This paper HYPERLINK /dict_result.aspx?searchword=%e5%8f%99%e8%bf%b0tjType=sentencestyle=t=described described the result of experimental study on outer diameter cutting of model stage impeller with large flow coefficient of centrifugal compressors. First, the performance of stage after outer diameter cutting is analyzed through CFD. Secondly, the cutting test for model stage is carried out. The CFD calculation result is verified through the test. And derivational stages are obtained after cutting of proto-stage, and have good performance closed to the latter. Key words: centrifugal compressor; model stage; flow coefficient 0 引言 随着工业装置不断地向着大型化方向发展，要求离心压缩机也向着大流量，高性能方向发展。近几年大流量系数、高马赫数的离心压缩机级的研究和应用就是其中一个重要的标志。它的出现不仅提高了离心压缩机的性能，节省了能源，而且大大缩小了机器的尺寸，降低了制造成本和运行成本。然而这种大流量系数（φ1=0.14～0.18）、高马赫数（Mu＞1.0）的离心压缩机级，叶轮为跨音速叶轮，在叶轮叶片进口的叶尖部分往往有较强的激波存在。同时由于叶道宽，二次流强烈，靠轮盖的叶片吸力面不可避免地有较强的气流分离区。这不仅加大了叶轮的损失，同时也给叶轮出口造成很大的流动扭曲，给后续元件带来很不利的气流结构。这不仅增加了扩压器叶片设计的难度，增加了损失，而且也使变工况性能迅速恶化［1］。因此这种模型级的开发是有很大技术难题的，也是目前世界各先进离心压缩机生产厂家和研究机构研究的前沿课题。我公司研发部近几年也着力于研发大流量系数、高马赫数、高能头系数的模型级［2］。经过艰苦努力和创新，也取得了一些可喜的技术突破和成果，成功地应用于百万吨乙烯装置的丙烯压缩机新产品中。叶轮外径切削就是一个非常有效的方法。它不仅扩大了模型级的应用范围，而且对模型级的系列化也具有重大意义。 1 试验研究分析和CFD计算比较 试验研究是针对我公司研发部近年来研发的一个半开式高能头、大流量系数的模型级进行叶轮外径切削的计算和试验。该模型级具有如下参数：并在图1列出其级性能。 叶轮型式：半开式 叶轮外径：D2=240mm 流量系数：φ1=0.15 能头系数：τ=0.72 级多变效率：ηpol=0.825 机器马赫数：Mu=1.05 叶片扩压器：串列叶栅 ———————————— ———————————— 收稿日期：2008-06-23 沈阳市 1101 图1 母型级级性能 考虑到该模型级叶轮叶片进口叶尖尺寸已经很大了D1/D2＞0.72，故外径D2不宜切削太大。这是其一；其二是研究D2切削的目的，一方面是为了扩展模型级的应用范围；另一方面为积累切削后的性能与母型级性能建立某种联系，而后加以修正。因此必须保证切削后的性能与母型级相接近，这就是说D2切削量不宜过大，如果切削大