混合制冷剂参数对离心压缩性能的影响研究

发布时间：2021-11-21 17:03

　　采用编程计算与数值模拟对比分析的方法对多元混合制冷剂离心压缩机压缩性能进行了研究;建立了离心压缩机叶轮损失模型并利用MATLAB编程计算不同混合制冷剂重组分配比和不同进口温度下离心叶轮压比及多变效率;通过ANSYS-CFX基于SST湍流模型对相同工况下离心叶轮内部流场及压缩性能进行分析。结果表明:数值模拟性能参数变化趋势与编程计算所得结果基本一致,叶轮多变效率随进口温度升高而呈现先升高后降低的趋势;混合制冷剂中重组分的增加会使压缩过程压比升高,叶轮损失减小,叶轮多变效率升高;研究结果可为混合制冷剂离心压缩过程进口参数的优化设计提供理论参考。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2021,(09)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

离心压缩机叶轮性能预测计算流程

重组分混合制冷剂由于相对分子质量大，直接影响压缩机耗功、混合制冷剂叶轮出口状态及制冷量的变化。本次研究为分析重组分混合制冷剂及混合制冷剂进口温度对离心叶轮效率和压比的影响，控制混合制冷剂总质量流量不变，针对混合制冷剂重组分异丁烷含量的变化和混合制冷剂进口温度变化进行MAT-LAB编程计算预测，相应的改变轻组分甲烷及氮气含量。为准确得到异丁烷含量对压缩机叶轮压比及多变效率的影响，扩大异丁烷比例分配区间，从5%到35%每隔5个百分点取值，在分析进口温度对压缩机叶轮压比及多变效率的影响时，从283 K每3 K为一检测区间进行取值。由REFPROP软件查得混合制冷剂进口物性参数。压缩机设计进口压力为0.3MPa，转速为6720r/min，设计流量为42.388kg/s，混合制冷剂配比分配变化表如下所示。图3 hp、η随异丁烷含量的变化

图2 t2、p2随异丁烷含量的变化随着重组分的含量升高，压缩机的出口温度及压力均随之上升，出口温度上升趋势从异丁烷含量20%后逐渐趋于平缓，多变能量头的变化亦呈现相同的趋势，相反叶轮出口压力则在异丁烷含量为20%之后增加趋势上升，如图2、图3所示。而对于多变效率，当重组分含量在5%时，多变效率只有0.511，但随着重组分含量的增加，多变效率也迅速上升，然而当重组分浓度达到25%时，多变效率的增加区域平缓，即继续增加重组分含量并不能有效提高压缩机效率，但会使得压缩机功耗增加，从而影响换热器重的换热平衡[5]。因此应控制异丁烷含量在25%之内，使离心叶轮损失处于最小值。

【参考文献】：
期刊论文
[1]气体参数对燃驱压缩机效率影响的对比分析与预测[J]. 刘子晓,梁伟.  北京石油化工学院学报. 2017(04)
[2]缠绕管式换热器的研究与开发[J]. 张周卫,薛佳幸,汪雅红,李跃.  机械设计与制造. 2015(09)
[3]叶轮损失模型对离心压缩机性能预测的影响[J]. 李文华,钟瑞兴.  流体机械. 2008(04)
[4]制冷剂参数对混合制冷剂循环液化天然气流程性能的影响[J]. 石玉美,顾安忠,汪荣顺,鲁雪生.  上海交通大学学报. 2000(09)

硕士论文
[1]天然气液化工艺中多元混合制冷剂循环的模拟实验研究[D]. 曹乐.华南理工大学 2012



本文编号：3509893