[发明专利]流量系数0.0086单轴CO2压缩机末段模型级及叶轮设计方法

说明书

本发明公开了一种流量系数0.0086单轴CO₂压缩机末段模型级及叶轮设计方法，主要目的在于提高CO₂压缩机组的效率，减少CO₂压缩机组的功耗，保证压缩机具有较宽的工况范围，同时可以提高转子的稳定性。所述模型级包括：叶轮、叶片扩压器、弯道及回流器，其中，所述叶轮为根据特定叶片厚度参考规则设计的低摩阻楔形叶轮、所述叶轮位于模型级的入口位置；在所述叶轮的出口设有所述叶片扩压器，所述回流器位于模型级的出口位置，所述叶片扩压器与所述回流器之间通过所述弯道相连通；所述模型级的机器马赫数Mu₂＝0.6～0.9，流量系数Φ₁＝0.0086，设计点能头系数τ＝0.62，各马赫数下多变效率η_pol＝0.68～0.685，应用的流量范围为设计点的73％‑139％。

技术领域

本发明涉及模型级设计领域，特别是涉及一种流量系数0.0086单轴CO₂压缩机末段模型级及叶轮设计方法。

背景技术

现代离心压缩机的开发大都根据用户需求，基于已有的模型级数据库，利用相似理论进行方案设计。因此，模型级设计的优劣，直接影响整个产品的性能。作为尿素合成装置的重要组成部分，CO₂压缩机组因为具有工质压力高、密度大的特点，已经成为各大压缩机厂家最有技术含量、最为重点的产品之一。

目前，CO₂压缩机在高压缸后面几级的流量系数都非常小，有的流量系数Φ₁甚至可以到0.004或更低。然而，这种小流量系数模型级的多变效率一般都低于60％，远远不能满足市场的需求。因此，研发高效率的CO₂机组末段小流量系数模型级的意义非常重大，是目前设计CO₂压缩机领域亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种流量系数0.0086单轴CO₂压缩机末段模型级及叶轮设计方法，主要目的在于提高CO₂压缩机组的效率，减少CO₂压缩机组的功耗，保证压缩机具有较宽的工况范围，同时可以提高转子的稳定性。

依据本发明一个方面，提供了一种流量系数0.0086单轴CO₂压缩机末段模型级，包括：

所述模型级位于压缩机内，包括叶轮(1)、叶片扩压器(2)、弯道(3)及回流器(4)，其中，所述叶轮(1)为根据特定叶片厚度分布参考规则设计的低摩阻楔形叶轮、所述叶轮(1)位于模型级的入口位置；在所述叶轮(1)的出口设有所述叶片扩压器(2)，所述回流器(4)位于模型级的出口位置，所述叶片扩压器(2)与所述回流器(4)之间通过所述弯道(3)相连通；所述模型级的机器马赫数Mu₂＝0.6～0.9，流量系数Φ₁＝0.0086，设计点能头系数τ＝0.62，各马赫数下多变效率η_pol＝0.68～0.685，应用的流量范围为设计点的73％-139％。

依据本发明另一个方面，提供了一种流量系数0.0086单轴CO₂压缩机末段模型级中叶轮的设计方法：

根据预设叶轮直径D₂和预设叶轮轮毂比ds/D₂，计算轮毂直径ds；

依据预设叶轮叶片出口厚度d₂和一维热力计算结果，确定叶片进口安装角β_1A、叶轮出口安装角β_2A、叶轮出口宽度b₂、叶轮进口宽度D₀；

根据所述ds、所述b₂、所述D₀和预定义的叶轮盖侧子午型线，确定叶轮的子午流道初步造型；