离心压缩机热力计算

离心压缩机热力计算一、叶轮基本参数的计算参数符号单位计算公式或来源计算值设计工况DesignPoint1质量流量massflow给定5.312转速Revolutions给定140003非旋转部件效率Casingefficiency给定1004比转速Specificspeed(SI)-0.15输出功率Poweroutput456.66旋转方向RotationdirectionRight7涡流数Swirlnumber-18总压比Totalpressureratio-依据的计算公式计算2.48449比能量Specificwork()8598010总压差Totalpressuredifference依据与的计算结果计算1.503711入口总音速Inlettotalsonicspeed√340.3212入口总密度InlettotalDensity1.2245流体性质Fluidproperties13工质Fluidname空气14气体状态方程Gasmodel理想气体状态方程（r134a工质选SRK方程）15气体常数Gasconstant给定287.116比热容Heatcapacity给定1004.917压缩因子Compressibilityfactor-给定1吸入口参数计算Inletconditions18吸入口总压Totalpressure给定1.01319吸入口总温Totaltemperature给定1520吸入口密度Inletdensity1.185521吸入口压力Inletpressure0.9678422吸入口温度Inlettemperature11.2723吸入口径向绝对速度Inletmer.velocity给定或的值求出若给定，86.57924吸入口圆周向绝对速度Inletcirc.velocity若无进口预旋，则为0025吸入口圆周速度Inletperipheralvelocity201.5626吸入口相对速度Inletrel.velocity√218.5227吸入口马赫数InletMachnumber-0.2528EyeMachNumber-0.6529吸入口相对气流角Inletrel.flowangle给定或由速度三角形求出22.70230切向力系数Tangentialforcecoefficient-5.84031吸入口直径Suctiondiameter√()[()]27232叶片入口直径Bladeinletdiameter23333叶片入口宽度Inletwidth72.2叶轮出口参数计算Outletcondition34出口密度Outletdensity1.874735出口压力Outletpressure1.904836出口温度Outlettemperature80.75337出口总压Outlettotalpressure2.516738出口总温Outlettotaltemperature110.0739出口径向绝对速度Outletmer.velocity依据49来求解86.33140出口周向绝对速度Outletcirc.velocity226.8741出口相对速度Outletrel.velocity依据速度三角形求174.9叶轮参数计算Impellerparameters42叶轮间隙Tipclearance-选取43压力系数Workcoefficient-1.244流量系数Flowcoefficient-0.05为大流量叶轮，～为中等流量叶轮，时为小流量叶轮45直径系数Diametercoefficient-4.4846机器马赫数MachineMachNumber-1.1147出口圆周速度Outletperipheralspeed给定或由42-46，48计算378.9848叶轮直径Impellerdiameter51743-48只要给定一个参数，其余参数都可以确定。49叶轮出口宽度Outletwidth或20.250轮毂直径Hubdiameter给定，不能小于转轴的最小直径9051反动度Reaction-0.64二、子午面形状的调整图1叶轮子午面流道叶轮基本参数计算完毕后，会形成一个子午面流道，如上图所示，通过贝塞尔曲线来控制流道的形状，调整贝塞尔曲线控制点的位置可以调整叶轮子午面流道的形状。(a)(b)图2从叶轮入口到出口(a)通流面积变化曲线与(b)轮毂轮盖曲率的变化曲线在调整子午面流道的轮廓时应保证图2(a)通流面积的变化曲线避免出现局部最大、最小值及图2(b)轮毂、轮盖的曲率变化曲线尽可能平缓。三、叶片特性设定叶片数、叶片形状、叶片前缘后缘的厚度（用于计算阻塞系数），设定叶片冲角和落后角。叶片数的设定依据叶片出口角：≈3≈~≈7~9也可用推荐的公式进行计算：𝑍𝑠𝑖𝑍~叶片形状的选择：图36种叶片形状CFturbo提供了6种形状的叶片，对于压缩机而言，主要使用直纹曲面（Ruledsurface3D）叶片和径向元素曲面（Radialelement3D）叶片两种。设定叶片前缘后缘的厚度和冲角，落后角：对于冲角的选择，这里建议对于后弯型叶轮，当考虑阻塞后，一般取~（徐忠书，75页）。落后角可以直接输入，也可以选择不同的经验模型。落后角不应超过~。叶片前缘、后缘的厚度的初始值是根据经验公式给定的。四、调整叶片包角与等分线（a）（b）图4叶片包角随等分线的变化曲线（a），（b）为横纵坐标的示意图上图表主要用于调节叶片包角与叶片等分线的扭曲度，调整该图很可能会形成不合理的叶片形状，要特别注意，设计过程要求第一排和第二排的点必须在一条直线上，这样才能满足。初始设计一般0-3点等分横坐标的距离。五、叶片厚度及叶片前缘的调整图5叶片厚度的调整叶片厚度的调整，前缘与后缘厚度的调整在叶片特性选项栏中设置，叶片被三等分，图中箭头所指为1/3和2/3等分点。也可以增加等分点的数量，等分点越多，叶片厚度的设计就越精细。图6公司07A压缩机第一级叶轮叶片厚度变以及CFturbo设计的叶片厚度变化的示意图图6为左图为公司07A机组压缩机第一级叶片厚度的变化情况，右图为CFturbo设计的叶片厚度的变化情况，两者区别不大，但是叶片扭曲度有所差别。在帮助文档中并没有找到叶片厚度的设计准则，即怎么样调整叶片厚度才能既满足强度要求又有很好的气动效率。叶片前缘形状有三种，圆型、椭圆型与贝塞尔曲线控制的叶片前缘形状。在调整叶片厚的时候若设计了叶片前缘形状，这里就不需要在调整叶片前缘的形状。CFturbo帮助文档也没有给出叶片前缘的设计准则。叶片后缘也有三种形状，但是叶片后缘一般不需要设计，因为叶片后缘在模型设计完成之后还需要修整。图7叶片前缘调整六、总结CFturbo中压缩机叶轮的设计主要就是以上所说的这几个步骤，叶轮基本参数的设计、叶轮子午面流道的设计、叶轮叶片特性的设计、叶片扭曲度与叶片包角的设计、叶片厚度与前缘后缘形状的设计。这次总结的CFturbo压缩机叶片的设计过程，最后两个设计过程即叶片扭曲度与叶片包角及叶片厚度与前缘后缘形状的设计准则没弄清楚，还需要继续查阅资料，学习叶片扭曲度、包角、厚度、前缘、后缘形状的设计准则。文档创建日期:2014.11.11最后修改日期:2014.11.24