一種mcl壓縮機模型級及其設計方法
2023-09-12 22:47:00
一種mcl壓縮機模型級及其設計方法
【專利摘要】本發明屬於離心式壓縮機用高效、高能頭閉式大流量係數模型級，具體地說是一種MCL壓縮機模型級及其設計方法，適用於各類MCL壓縮機產品的模化設計；該模型級包括葉輪、無葉擴壓器、彎道和回流器，葉輪位於模型級的入口位置，在葉輪的出口設有無葉擴壓器，所述回流器位於模型級的出口位置，無葉擴壓器與回流器之間通過彎道相連通；該模型級的設計機器馬赫數Mu2=0.85，流量係數Ф1=0.15，能頭係數τ=0.715，多變效率ηpol=0.856的模型級。採用本發明的高效率、高能頭閉式大流量係數模型級，使MCL離心壓縮機具有較高的運行效率和較寬的工況範圍。
【專利說明】一種MCL壓縮機模型級及其設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於離心式壓縮機用高效、高能頭、閉式大流量係數模型級，具體地說是一 種MCL壓縮機模型級及其設計方法，適用於各類MCL壓縮機產品的模化設計。
【背景技術】
[0002] 在離心壓縮機的開發過程中，模型級的設計非常關鍵，新產品的研發依賴於與之 相對應的模型級。
[0003] 此模型級因流量係數較大，一般用在MCL (水平剖分)壓縮機的首級，但是因為原有 模型級存在輪轂比小、軸向跨距大、效率低等缺點，所以在產品設計的過程中轉軸軸徑小、 軸長，進而在產品臨界轉速、轉子穩定性及軸的剛度等方面存在較大的問題，給產品設計帶 來很大的困難，另外機組的性能較國外同類產品低。所以此模型級的研製成功將解決上述 問題，提高各類MCL壓縮機產品機組的整體效率及其市場競爭力。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於提供一種閉式、大流量MCL壓縮機模型級及其設計方法，使上 述壓縮機產品機組效率得以顯著提高，減少機組的功耗。
[0005] 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：
[0006] 一種MCL壓縮機模型級，所述模型級位於壓縮機內，包括葉輪、無葉擴壓器、彎道 及回流器，其中葉輪位於模型級的入口位置，在葉輪的出口設有無葉擴壓器，所述回流器位 於模型級的出口位置，無葉擴壓器與回流器之間通過彎道相連通；所述閉式大流量係數模 型級的機器馬赫數M u2=O. 6?0.9,流量係數O1=O. 119?0. 195,能頭係數τ =0.59?0.74， 各馬赫數下設計工況點多變效率Ilptjl=O. 848?0· 862。
[0007] 所述機器馬赫數Mu2的計算公式如下：
[0008]
【權利要求】
1. 一種MCL壓縮機模型級，其特徵在於：所述模型級位於壓縮機內，包括葉輪（1)、無葉 擴壓器（2)、彎道（3)及回流器（4)，其中葉輪（1)位於模型級的入口位置，在所述葉輪（1)的 出口設有無葉擴壓器（2)，所述回流器（4)位於模型級的出口位置，所述無葉擴壓器（2)與 回流器（4)之間通過彎道（3)相連通；所述模型級的機器馬赫數Mu2=O. 6?0. 9,流量係數 O1=O. 119 ?0? 195,能頭係數 T =0.59 ?0.74,多變效率 nPQl=〇. 848 ?0.862。
2. 按照權利要求1所述的MCL壓縮機模型級，其特徵在於：所述機器馬赫數Mu2的計算 公式如下：
U2111-葉輪平均外徑處的圓周速度； a-葉輪入口處的音速； n-葉輪轉速； 〇2111-葉輪出口平均外徑； Z-壓縮性係數； K一絕熱指數； R-氣體常數； Tin-葉輪入口溫度。
3. 按照權利要求1所述的MCL壓縮機模型級，其特徵在於：所述流量係數CD1的計算公 式如下：
Qin -葉輪入口容積流量； 〇2111-葉輪出口平均外徑； U2111-葉輪平均外徑處的圓周速度。
4. 按照權利要求1所述的MCL壓縮機模型級，其特徵在於：所述多變效率np1的計算 公式如下：
K一氣體絕熱指數； P2-級出口氣體壓力； P1-級入口氣體壓力； T2-級出口氣體溫度； T1 一級入口氣體溫度。
5. 按照權利要求1所述的MCL壓縮機模型級，其特徵在於：所述能頭係數T的計算公 式如下：
ht〇t一總能量頭； g-重力加速度； U2111-葉輪平均外徑處的圓周速度。
6. 按照權利要求1所述的MCL壓縮機模型級，其特徵在於：所述模型級具有以下設計 參數： (1) 葉輪出口平均外徑D2ni=450mm ; (2) 流量係數O1=O. 15 ; (3) 葉輪轉速 n=13445rpm ; (4) 入口條件：葉輪入口壓力Pin=L OKg/cm2,葉輪入口溫度Tin=293° K ; (5) 機器馬赫數Mu2=O. 85 ; (6) 能頭係數T =0.716 ; (7) 多變效率 np1=〇.856。
7. 按照權利要求1所述的MCL壓縮機模型級，其特徵在於：所述葉輪（1)為閉式的三元 流動葉輪，三元流動葉輪的設計參數如下：
U2111-葉輪平均外徑處的圓周速度； a-葉輪入口處的音速； n-葉輪轉速； 〇2111-葉輪出口平均外徑； Z-壓縮性係數； K一絕熱指數； R-氣體常數； Tin-葉輪入口溫度； (4)流量係數的定義：
K一氣體絕熱指數； P2-級出口氣體壓力； P1-級入口氣體壓力； T2-級出口氣體溫度； T1 一級入口氣體溫度；
ht〇t 一級總能量頭； g-重力加速度； U2111-葉輪平均外徑處的圓周速度； (6)進行模化設計時，流量係數應控制在性能曲線最高效率點，並使得運行工況點左右 各保持一定範圍，遠離喘振點和阻塞點，保證機組安全運行。
10.按照權利要求9所述的MCL壓縮機模型級的設計方法，其特徵在於：試驗馬赫數包 括Mu2=O. 6、0. 85、0. 9,對於馬赫數在0. 6 < Mu2 < 0. 9範圍內，但不是上述三個馬赫數之一 的情況，採用向內插值計算。
【文檔編號】F04D29/28GK104343725SQ201310312414
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月23日 優先權日:2013年7月23日
【發明者】麼立新, 裴威, 郭楊 申請人:瀋陽透平機械股份有限公司