超临界二氧化碳压缩机关键技术研究

发布时间：2017-05-06 01:04

  本文关键词：超临界二氧化碳压缩机关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：二氧化碳是全世界最为关注的气体之一,它被认为是导致地球温室效应的罪魁祸首。然而人们对于它的认识不只是其负面作用,由于二氧化碳在特定条件下具有特殊的性能,而这些性能被利用起来可以达到非常好的效果,以至于二氧化碳也被各行各业所青睐。超临界二氧化碳就是一种非常良好的介质,它可以用于萃取、制冷等过程。 高压C02其性质特殊,对于处理超临界二氧化碳的离心压缩机比一般的气体压缩机有更多的不确定性,这就导致二氧化碳离心压缩机故障频发。典型的故障有两个方面：1)转子残余轴向力过大导致的推力轴承瓦温过高甚至烧损；2)由于气流激振导致的转子失稳。基于以上的原因,本论文主要工作及贡献如下： 1)建立离心压缩机整级全流道模型,该模型结合了压缩机主流道流场和转子上间隙和密封内的流场。采用计算流体力学(CFD)技术进行计算分析,洞悉压缩机内部流场的各个细节。将一次流和二次流结合分析,更加贴合实际情况。该方法能够使设计人员直接观察离心压缩机内部流场,然后可以研究结构的改变对流场的影响,从而让设计更加准确。 2)研究压缩机轴向推力的不确定性因素。在CFD全流道模拟技术的基础上,对离心压缩机整级轴向推力进行研究。分析离心压缩机转子在不同入口压力、不同密封间隙和不同工作流量情况下轴向推力的变化情况。对轴向力的准确把握可以有效避免离心压缩机因轴向推力过大而导致轴承烧瓦等故障。同时基于该模型,研究不同的工况参数,对气流激振性能的影响。 3)针对实际的高压大流量二氧化碳压缩机,进行气动性能的分析,并对比CFD计算结果和实际状态偏差验证方法的可靠性。 本文基于CFD技术,主要探究一种离心压缩机模拟的更加准确的方法,以及基于该方法的离心压缩机性能与参数的影响因素的研究。本项目的研究为超临界二氧化碳压缩机的性能的准确预测提供理论基础。
【关键词】：超临界二氧化碳 离心式压缩机 CFD 数值模拟 轴向力
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH452
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 绪论16-26
• 1.1 课题来源、研究背景和意义16-24
• 1.1.1 课题来源16
• 1.1.2 研究背景和意义16-18
• 1.1.3 离心压缩机研究技术的发展过程18-21
• 1.1.4 国内外研究现状21-24
• 1.2 相关分析软件及其应用24-25
• 1.2.1 AYSYS软件24
• 1.2.2 CFX软件24
• 1.2.3 Concept NREC软件24-25
• 1.3 本文主要工作25-26
• 第二章 离心压缩机数值模拟方法研究26-40
• 2.1 计算流体力学(CFD)分析过程26
• 2.2 离心式压缩机整级全流道模型CFD模拟26-38
• 2.2.1 流场模型27-28
• 2.2.2 控制方程28-31
• 2.2.3 网格划分31-35
• 2.2.4 求解器设置35-38
• 2.3 本章小结38-40
• 第三章 基于离心压缩机全流道模拟的流场分析40-54
• 3.1 整级压比计算40-41
• 3.2 叶轮叶片表面压力分布41-44
• 3.3 叶轮出口速度分布44
• 3.4 叶轮流道内流场分布44-45
• 3.5 残差分布45-46
• 3.6 密封流场46-49
• 3.7 叶轮间隙内流场49-52
• 3.8 本章小结52-54
• 第四章 离心压缩机轴向力和气流激振性能分析54-72
• 4.1 轴向力分析54-65
• 4.1.1 离心压缩机转子轴向推力分析原理54-56
• 4.1.2 基于CFD的轴向力计算结果分析56-61
• 4.1.3 密封间隙对轴向推力的影响61-64
• 4.1.4 质量流量对轴向推力的影响64-65
• 4.2 气流激振性能分析65-70
• 4.2.1 离心压缩机转子动力学特性65-66
• 4.2.2 转子动态特性参数计算66-70
• 4.3 本章小结70-72
• 第五章 二氧化碳离心压缩机模拟方法验证72-82
• 5.1 超临界二氧化碳72-76
• 5.1.1 超临界二氧化碳的性质72-74
• 5.1.2 超临界CO_2的布雷顿循环74-76
• 5.2 高压二氧化碳压缩机76-77
• 5.3 采用两种软件进行模拟77-80
• 5.4 结果对照80-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 全文总结82-83
• 6.2 课题展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 研究成果和发表的学术论文90-92
• 作者和导师简介92-93
• 附件93-94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 郝开元;王维民;;基于CFD的离心压缩机整级性能优化设计[J];风机技术;2012年02期

2 陈宗华;谷传纲;舒信伟;;基于CFD技术的离心压缩机径向进气室结构形状优化设计[J];机械工程学报;2010年14期

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本文编号：347412