離心式氯氣壓縮機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氯堿工業(yè)是我國(guó)重要的化工原料行業(yè)。其技術(shù)水平、生產(chǎn)效率、發(fā)展程度與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密相關(guān)。隨著我國(guó)氯堿行業(yè)的快速發(fā)展，各種新技術(shù)新設(shè)備都在不斷發(fā)展，起初用于氯氣輸送的主要設(shè)備－納氏泵，由于其效率低下、密封易泄露而造成危害與嚴(yán)重的環(huán)境污染等缺點(diǎn)，逐漸被廠家摒棄。如今，離心式壓縮機(jī)作為壓縮、輸送氯氣的核心部件，其運(yùn)行穩(wěn)定性和效率關(guān)系到整個(gè)氯堿化工業(yè)的生產(chǎn)效率和效益。 提高離心式壓縮機(jī)組效率及整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，可以大大節(jié)約能源，

2、降低成本。目前我國(guó)離心式氯氣壓縮機(jī)的效率并未達(dá)到先進(jìn)水平，仍有可以發(fā)展提高的空間。本課題的研究目的旨在：在結(jié)合實(shí)驗(yàn)運(yùn)行與數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，通過分析離心式氯氣壓縮機(jī)內(nèi)部的流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)出更有效的壓縮機(jī)組，提高離心式氯氣壓縮機(jī)的效率，以達(dá)到節(jié)能減耗和安全運(yùn)行的目的。 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用二段二級(jí)的結(jié)構(gòu)，在級(jí)間設(shè)置中間冷卻器，以達(dá)到節(jié)約能源的效果。對(duì)工質(zhì)為氯氣的離心式壓縮機(jī)的葉輪、擴(kuò)壓器和蝸殼進(jìn)行總體氣動(dòng)性能設(shè)計(jì)，得到設(shè)計(jì)工況下的壓力、速度

3、、溫度等性能參數(shù)。在葉輪詳細(xì)設(shè)計(jì)中，基于葉輪表面速度最優(yōu)分布，得到了具有葉片安裝角最優(yōu)分布的三元葉輪與相應(yīng)靜部件的設(shè)計(jì)。 為了了解離心式氯氣壓縮機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的情況，采用商業(yè)計(jì)算流體軟件NUMECA 對(duì)單級(jí)氯氣壓縮機(jī)內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬。詳細(xì)分析了離心式壓縮機(jī)內(nèi)部的速度、壓力、溫度、馬赫數(shù)等參數(shù)的分布規(guī)律，包括對(duì)整個(gè)流道的性能分析及葉片的壓力面和吸力面上速度、壓力分布的分析。在計(jì)算多個(gè)不同工況后得到，所設(shè)計(jì)的工況位于性能曲線中穩(wěn)定工況

4、中心區(qū)域，并與效率最高點(diǎn)位置接近吻合。為離心式氯氣壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、改進(jìn)優(yōu)化、效率提高、節(jié)能等提供了重要依據(jù)。 另外，對(duì)離心式氯氣壓縮機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)量相關(guān)性能數(shù)據(jù)，得到不同運(yùn)行條件下,振動(dòng)、進(jìn)出口壓力、溫度和壓比等相應(yīng)參數(shù)，表明該機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)、高效、可靠。結(jié)合該氯氣壓縮機(jī)的數(shù)值模擬數(shù)據(jù)，比較了相同條件下的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果，相應(yīng)的誤差來分析對(duì)應(yīng)的可能存在的原因。經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)分析，表明本次設(shè)計(jì)在效率方面比以往有較大幅度的提高，

5、滿足性能要求，節(jié)約了能源，達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。 對(duì)于工質(zhì)為有毒氣體的氯氣，由于試驗(yàn)時(shí)操作運(yùn)行和設(shè)備本身的原因，因此在實(shí)際機(jī)組進(jìn)行性能測(cè)試時(shí)，選用空氣做試驗(yàn)，針對(duì)這一特點(diǎn)，運(yùn)用不同介質(zhì)性能相似換算的兩個(gè)方法，將空氣的性能曲線的實(shí)驗(yàn)結(jié)果轉(zhuǎn)化為氯氣壓縮機(jī)的實(shí)際性能曲線,并與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)比較。結(jié)果表明:用保持進(jìn)出口比容比相等的性能換算方法時(shí)，在大流量工況下有著較大偏差，用保持馬赫數(shù)相同的性能換算的方法所得到的數(shù)據(jù)更為可靠。這對(duì)于同一機(jī)