RU222133U1 - OUTPUT DEVICE OF CENTRIFUGAL COMPRESSOR - Google Patents
OUTPUT DEVICE OF CENTRIFUGAL COMPRESSOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU222133U1 RU222133U1 RU2023125665U RU2023125665U RU222133U1 RU 222133 U1 RU222133 U1 RU 222133U1 RU 2023125665 U RU2023125665 U RU 2023125665U RU 2023125665 U RU2023125665 U RU 2023125665U RU 222133 U1 RU222133 U1 RU 222133U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outlet
- flow channel
- wall
- width
- compressor
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 210000003477 cochlea Anatomy 0.000 description 2
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к области энергетического машиностроения, в частности к энергетическим турбомашинам, и может быть использована в выходных устройствах центробежных компрессоров, нагнетателей и насосов. Технический результат заключается в снижении потерь напора выходного устройства концевой ступени центробежного компрессора при увеличении площади его сечения за счет увеличения ширины проточного канала в осевом направлении. Выходное устройство центробежного компрессора содержит наружную стенку корпуса концевой ступени компрессора, впускное и выпускное отверстия для текучей среды и проточный канал между ними, образованный наружной стенкой корпуса 1 и улиткообразной внутренней стенкой 6 и плавно расширяющийся в осевом направлении до выпускного отверстия, соответствующему входу в выходной патрубок 4. В проточном канале 5 установлена разделительная стенка 7, разделяющая проточный канал на два канала с одинаковой шириной на выходе из выпускного отверстия, при этом разделительная стенка 7 установлена в проточном канале 5 на длине от выпускного отверстия до места, где ширина проточного канала 5 составляет ширины выпускного отверстия. 5 ил. The utility model relates to the field of power engineering, in particular to power turbomachines, and can be used in the output devices of centrifugal compressors, blowers and pumps. The technical result consists in reducing the pressure loss of the outlet device of the end stage of a centrifugal compressor while increasing its cross-sectional area by increasing the width of the flow channel in the axial direction. The outlet device of the centrifugal compressor contains the outer wall of the housing of the end stage of the compressor, inlet and outlet openings for the fluid and a flow channel between them, formed by the outer wall of the housing 1 and the snail-shaped inner wall 6 and smoothly expanding in the axial direction to the outlet corresponding to the entrance to the outlet pipe 4. A dividing wall 7 is installed in the flow channel 5, dividing the flow channel into two channels with the same width at the exit from the outlet, while the dividing wall 7 is installed in the flow channel 5 along the length from the outlet to the place where the width of the flow channel 5 is outlet width. 5 ill.
Description
Полезная модель относится к области энергетического машиностроения, в частности к энергетическим турбомашинам, и может быть использована в выходных устройствах центробежных компрессоров, нагнетателей и насосов.The utility model relates to the field of power engineering, in particular to power turbomachines, and can be used in the output devices of centrifugal compressors, blowers and pumps.
Известно выходное устройство центробежного компрессора, выполненное в форме внутренней улитки с постоянным наружным радиусом и уменьшающимся к выходу из улитки внутренним радиусом, содержащее наружную стенку корпуса концевой ступени компрессора, впускное и выпускное отверстия для текучей среды и проточный канал между ними, образованный наружной стенкой корпуса и улиткообразной внутренней стенкой. (В.Ф. Рис «Центробежные компрессорные машины». Л.: Машиностроение. 1981 г. стр. 201, рис 3.83,г).An output device of a centrifugal compressor is known, made in the form of an internal volute with a constant outer radius and an internal radius decreasing towards the exit from the volute, containing the outer wall of the housing of the end stage of the compressor, inlet and outlet openings for the fluid and a flow channel between them formed by the outer wall of the housing and snail-shaped inner wall. (V.F. Ris “Centrifugal compressor machines”. L.: Mechanical Engineering. 1981, p. 201, Fig. 3.83,d).
Преимуществом данного выходного устройства, является наименьший диаметральный размер корпуса концевой ступени компрессора и высокая технологичность ее изготовления.The advantage of this output device is the smallest diametrical size of the compressor end stage housing and the high manufacturability of its manufacture.
Вместе с тем, проходное сечение данного выходного устройства подбирается в зависимости от производительности ступени и обеспечивается за счет снижения внутреннего радиуса улиткообразной стенки. При увеличении производительности концевой ступени компрессора необходимо увеличить и геометрические размеры выходного устройства, причем увеличение площади сечения проточного канала (внутренней улитки) только за счет уменьшения внутреннего радиуса улиткообразной стенки не представляется возможным, поскольку данный элемент ограничен конструкцией концевой ступени компрессора.At the same time, the flow area of this outlet device is selected depending on the performance of the stage and is ensured by reducing the internal radius of the snail-shaped wall. When increasing the productivity of the end stage of the compressor, it is necessary to increase the geometric dimensions of the output device, and increasing the cross-sectional area of the flow channel (internal snail) only by reducing the internal radius of the snail-shaped wall is not possible, since this element is limited by the design of the end stage of the compressor.
Увеличение площади сечения проточного канала также возможно за счет увеличения наружного диаметра корпуса концевой ступени компрессора или за счет увеличения ширины проточного канала, то есть увеличения его линейного размера и перехода к прямоугольной, вытянутой форме его сечения.An increase in the cross-sectional area of the flow channel is also possible by increasing the outer diameter of the compressor end stage housing or by increasing the width of the flow channel, that is, increasing its linear size and transitioning to a rectangular, elongated shape of its cross-section.
Для сохранения массогабаритных показателей ступени компрессора, наиболее оптимальным решением является увеличение ширины проточного канала, поскольку при данном решении сохраняются внешние габариты ступени, которые определяются внутренним радиусом корпуса ступени.To maintain the weight and size parameters of the compressor stage, the most optimal solution is to increase the width of the flow channel, since this solution preserves the external dimensions of the stage, which are determined by the internal radius of the stage body.
Вместе с тем оптимальной формой выходного сечения улитки является близкая к круглой форма. Переход к прямоугольной форме сечения проточного канала приводит к увеличению гидравлических потерь, связанных с образованием дополнительных вихрей застойных зон с низкой скоростью течения газа расположенных в нижней части вытянутого в осевом направлении канала, что снижает КПД выходного устройства и эксплуатационные характеристики компрессора в целом.At the same time, the optimal shape of the cochlea's outlet section is close to round. The transition to a rectangular cross-section of the flow channel leads to an increase in hydraulic losses associated with the formation of additional vortices of stagnant zones with low gas flow velocity located in the lower part of the axially elongated channel, which reduces the efficiency of the output device and the operational characteristics of the compressor as a whole.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение КПД выходного устройства и, как следствие, улучшение эксплуатационных характеристик концевой ступени центробежного компрессора при увеличении ее производительности за счет увеличения ширины проточного канала выходного устройства в осевом направлении.The problem to be solved by the utility model is to increase the efficiency of the output device and, as a consequence, to improve the performance characteristics of the end stage of a centrifugal compressor while increasing its productivity by increasing the width of the flow channel of the output device in the axial direction.
Технический результат заключается в снижении потерь напора выходного устройства концевой ступени центробежного компрессора при увеличении площади его сечения за счет увеличения ширины проточного канала в осевом направлении.The technical result consists in reducing the pressure loss of the outlet device of the end stage of a centrifugal compressor while increasing its cross-sectional area by increasing the width of the flow channel in the axial direction.
Технический результат достигается тем, что выходное устройство центробежного компрессора, содержащее наружную стенку корпуса концевой ступени компрессора, впускное и выпускное отверстия для текучей среды и проточный канал между ними, образованный наружной стенкой корпуса и улиткообразной внутренней стенкой и плавно расширяющийся в осевом направлении до выпускного отверстия, снабжено разделительной стенкой, установленной в проточном канале, соединенной с улиткообразной стенкой и наружной стенкой корпуса и разделяющей проточный канал на 2 канала с одинаковой шириной на выходе из выпускного отверстия, при этом разделительная стенка установлена в проточном канале на длине от выпускного отверстия до места, где ширина проточного канала составляет ширины выпускного отверстия.The technical result is achieved by the fact that the outlet device of the centrifugal compressor, containing the outer wall of the housing of the end stage of the compressor, inlet and outlet openings for the fluid and the flow channel between them, formed by the outer wall of the housing and the snail-shaped inner wall and smoothly expanding in the axial direction to the outlet, equipped with a dividing wall installed in the flow channel, connected to the snail-shaped wall and the outer wall of the housing and dividing the flow channel into 2 channels with the same width at the exit from the outlet, while the dividing wall is installed in the flow channel at a length from the outlet to the place where the width of the flow channel is outlet width.
Разделительная стенка, соединенная с улиткообразной стенкой и наружной стенкой корпуса, позволяет преобразовать проточный канал с прямоугольным сечением на выходе из выпускного отверстия в два равных канала с оптимально близкой к круглой (квадратоподобной) форме каждого из них, что, в свою очередь, позволяет снизить потери напора в выходном устройстве, и, как следствие, повысить КПД концевой ступени компрессора.The dividing wall, connected to the snail-shaped wall and the outer wall of the housing, allows you to transform the flow channel with a rectangular cross-section at the outlet of the outlet into two equal channels with each of them optimally close to the round (square-like) shape, which, in turn, reduces losses pressure in the outlet device, and, as a result, increase the efficiency of the end stage of the compressor.
Выполнение разделительной стенки по длине проточного канала от выпускного отверстия до длины проточного канала, на которой ширина этого канала составляет ширины выпускного отверстия, позволяет оптимизировать форму проточного канала по всей его длине, оставляя канал на входе в впускное отверстие выходного устройства прежней формы (оптимальной, близкой к круглой) и разделяя его на 2 канала на длине, обеспечивающей получение каналов с близкой к круглой (квадратоподобной) форме.Making a dividing wall along the length of the flow channel from the outlet hole to the length of the flow channel, at which the width of this channel is width of the outlet, allows you to optimize the shape of the flow channel along its entire length, leaving the channel at the entrance to the inlet of the output device of the same shape (optimal, close to round) and dividing it into 2 channels at a length that provides channels with a close to round (square-like) ) form.
Сохранение оптимальной формы канала внутренней улитки позволяет при увеличении производительности ступени, обеспечить повышение эффективности выходного устройства относительно одноканального выходного устройства с прямоугольной формой сечения при одних и тех же внешних габаритах ступени, за счет более равномерного течения газа и исключения дополнительных вихрей, образующихся в связи с прямоугольной формой сечения проточного канала выходного устройства. Полезная модель поясняется графически, гдеMaintaining the optimal shape of the channel of the internal cochlea allows, while increasing the productivity of the stage, to ensure an increase in the efficiency of the output device relative to a single-channel output device with a rectangular cross-section with the same external dimensions of the stage, due to a more uniform gas flow and the elimination of additional vortices formed in connection with the rectangular cross-sectional shape of the flow channel of the outlet device. The utility model is illustrated graphically, where
на фиг. 1 изображено радиальное сечение выходного устройства центробежного насоса;in fig. 1 shows a radial cross-section of the outlet device of a centrifugal pump;
на фиг. 2 изображено сечение проточного канала на входе в выходное устройство;in fig. 2 shows a cross-section of the flow channel at the entrance to the output device;
на фиг. 3 изображено сечение проточного канала на длине канала, ширина которого составляет ширины выпускного отверстия;in fig. Figure 3 shows a cross-section of the flow channel along the length of the channel, the width of which is outlet width;
на фиг. 4 изображено сечение проточного канала на выходе из выходного устройства;in fig. 4 shows a cross-section of the flow channel at the outlet of the outlet device;
на фиг. 5 представлен график зависимости потерь напора (ΔН/Н) от коэффициента расхода (Фн) для двухканальной внутренней улитки и одноканальной внутренней улитки с сечением прямоугольной формы.in fig. Figure 5 shows a graph of the dependence of pressure loss (ΔН/Н) on the flow coefficient ( Фн ) for a two-channel internal volute and a single-channel internal volute with a rectangular cross-section.
Выходное устройство центробежного компрессора выполнено в виде внутренней улитки и содержит наружную стенку корпуса 1 концевой ступени 2 компрессора, впускное отверстие для текучей среды, соответствующее выпуску из диффузора 3, выпускное отверстие для текучей среды, соответствующее отверстию входа в выходной патрубок 4 и проточный канал 5 между ними, образованный наружной стенкой корпуса 1 и улиткообразной внутренней стенкой 6. Канал 5 плавно расширяется в осевом направлении от впускного отверстия 3 до выпускного отверстия 4. В канале 5 начиная с места его длины, в котором ширина канала 5 составляет ширины выпускного отверстия, и до входа в выпускной патрубок 4 установлена разделительная стенка 7, соединенная с улиткообразной стенкой 6 и наружной стенкой корпуса 1. Стенка 7 разделяет проточный канал 5 на 2 независимых канала, имеющих одинаковую ширину на входе в выходной патрубок 4. Образованные каналы имеют форму сечения по всей длине канала 5, близкую к круглой или квадратоподобной форме.The outlet device of the centrifugal compressor is made in the form of an internal scroll and contains the outer wall of the housing 1 of the end stage 2 of the compressor, an inlet hole for the fluid corresponding to the outlet from the diffuser 3, an outlet hole for the fluid corresponding to the inlet hole into the outlet pipe 4 and a flow channel 5 between them, formed by the outer wall of the housing 1 and the snail-shaped inner wall 6. Channel 5 smoothly expands in the axial direction from the inlet 3 to the outlet 4. In channel 5, starting from the point of its length, in which the width of channel 5 is width of the outlet opening, and before the entrance to the outlet pipe 4 there is a dividing wall 7 connected to the snail-shaped wall 6 and the outer wall of the housing 1. Wall 7 divides the flow channel 5 into 2 independent channels having the same width at the entrance to the outlet pipe 4. The formed channels have a cross-sectional shape along the entire length of channel 5, close to a round or square-like shape.
На начальном участке канала 5, соответствующим выходу из диффузора 3 и, соответственно, входу в впускное отверстие для текучей среды выходного устройства (фиг 2), газ из концевой ступени 2 компрессора поступает в канал 5 выходного устройства, имеющего форму, близкую к круглой. По мере движения текучей среды канал 5 расширяется до ширины выпускного отверстия выходного устройства. Начиная с того места, где ширина канала 5 составляет ширины выпускного отверстия выходного устройства за счет установленной перегородки 7 канал 5 раздваивается с образованием дополнительного канала выходного устройства (фиг 3), который также по мере движения газа к входу в патрубок 4 расширяется. На входе в патрубок 4 каждый из 2-х каналов имеет ширину, равную ширины выпускного отверстия выходного устройства (фиг. 4). Суммарный поток из двух каналов на выходе из выпускного отверстия объединяется в выходном патрубке 4 концевой ступени 2 и направляется на выход из компрессора.At the initial section of channel 5, corresponding to the exit from the diffuser 3 and, accordingly, the entrance to the inlet for the fluid of the output device (Fig. 2), gas from the end stage 2 of the compressor enters channel 5 of the output device, which has a shape close to round. As the fluid moves, channel 5 expands to width of the outlet opening of the outlet device. Starting from where the width of channel 5 is width of the outlet opening of the outlet device, due to the installed partition 7, channel 5 bifurcates to form an additional channel of the outlet device (Fig. 3), which also expands as the gas moves to the entrance to pipe 4. At the entrance to pipe 4, each of the 2 channels has a width equal to the width of the outlet opening of the outlet device (Fig. 4). The total flow from the two channels at the outlet of the outlet is combined in the outlet pipe 4 of the end stage 2 and is directed to the outlet of the compressor.
Сохранение оптимальной формы каналов выходного устройства позволит при увеличении производительности концевой ступени компрессора, за счет более равномерного течения газа, обеспечить повышение эффективности выходного устройства в сравнении с аналогичным одноканальным выходным устройством с сечением прямоугольной формы на выходе из устройства при тех же внешних габаритах концевой ступени компрессора.Maintaining the optimal shape of the channels of the outlet device will allow, while increasing the productivity of the end stage of the compressor, due to a more uniform flow of gas, to ensure an increase in the efficiency of the outlet device in comparison with a similar single-channel outlet device with a rectangular cross-section at the outlet of the device with the same external dimensions of the end stage of the compressor.
Для подтверждения эффективности применения двух каналов квадратоподобной формы в выходном устройстве центробежного компрессора при увеличении его производительности в сравнении с аналогичным одноканальным выходным устройством с сечением проточного канала прямоугольной формы, было проведено численное исследование по определению потерь напора для обоих выходных устройств, (фиг 5).To confirm the effectiveness of using two square-shaped channels in the outlet device of a centrifugal compressor while increasing its performance in comparison with a similar single-channel outlet device with a rectangular flow channel cross-section, a numerical study was carried out to determine the pressure loss for both outlet devices (Fig. 5).
Численные исследования были проведены с использованием конечно-объемной вычислительной системы «Flow Vision» в которой реализовано решение уравнения Навье-Стокса.Numerical studies were carried out using the finite-volume computing system “Flow Vision”, which implements the solution of the Navier-Stokes equation.
В качестве исходной геометрической модели для исследования улитки было принято выходное устройство корпуса ступени третьего типоразмера с диаметром рабочего колеса D2ном=300 мм компрессора Аэроком АА-167/1.6.The output device of the stage housing of the third standard size with an impeller diameter D 2nom = 300 mm of the Aerocom AA-167/1.6 compressor was taken as the initial geometric model for studying the volute.
Данный Корпус ступени предназначен для применения в диапазоне коэффициентов расхода Фн от 0,09 до 0,15.This stage body is designed for use in the range of flow coefficients Fn from 0.09 to 0.15.
В качестве расчетной точки, для выполнения сравнительного анализа, принят режим работы компрессора при номинальной производительности 167 м3/мин и коэффициенте расхода Фн=0,128.As a design point for performing a comparative analysis, the compressor operating mode was adopted at a nominal capacity of 167 m 3 /min and a flow coefficient F n = 0.128.
Результаты расчета приведены на графике (фиг. 5) в виде зависимости потерь напора ΔН/Н, где Н - напор ступени (м2/с2), а ΔН - потерь напора в выходном устройстве (м2/с2) от коэффициента расхода Фн.The calculation results are shown on the graph (Fig. 5) in the form of a dependence of the pressure loss ΔН/Н, where N is the stage pressure (m 2 /s 2 ), and ΔН is the pressure loss in the output device (m 2 /s 2 ) on the flow coefficient Fn .
На графике видно, что наименьшие потери напора наблюдаются в выходном устройстве с двумя каналами квадратоподобной формы. Потери напора в данном выходном устройстве при коэффициенте расхода Фн=0,128 на 21% ниже, чем в выходном устройстве с единым проточным каналом прямоугольного сечения.The graph shows that the lowest pressure losses are observed in the output device with two square-shaped channels. The pressure loss in this outlet device with a flow coefficient Ф n = 0.128 is 21% lower than in an outlet device with a single flow channel of rectangular cross-section.
Таким образом, полезная модель позволяет при необходимости увеличения производительности компрессора при условии сохранения общих геометрических размеров выходного устройства и концевой ступени компрессора за счет снижения потерь напора в выходном устройстве, повысить эффективность работы выходного устройства и всей ступени компрессора в целом.Thus, the useful model allows, if necessary, to increase the performance of the compressor, provided that the overall geometric dimensions of the outlet device and the end stage of the compressor are maintained by reducing pressure losses in the outlet device, to increase the operating efficiency of the outlet device and the entire compressor stage as a whole.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU222133U1 true RU222133U1 (en) | 2023-12-12 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2118463C1 (en) * | 1993-09-17 | 1998-08-27 | Ман Гутехоффнунгсхютте АГ | Scroll case for turbomachines |
| US6817832B2 (en) * | 2002-10-09 | 2004-11-16 | Sun Moon University | Centrifugal blower with eddy blade |
| DE102009050684A1 (en) * | 2009-10-26 | 2011-04-28 | Ebm-Papst Landshut Gmbh | centrifugal blower |
| RU2614551C1 (en) * | 2013-04-05 | 2017-03-28 | Атлас Копко Эрпауэр, Намлозе Веннотсхап | Casing for scroll compressor fan |
| RU2699860C2 (en) * | 2014-04-10 | 2019-09-11 | Нуово Пиньоне СРЛ | Improved scroll for turbomachine, turbomachine comprising such scroll and method of operation |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2118463C1 (en) * | 1993-09-17 | 1998-08-27 | Ман Гутехоффнунгсхютте АГ | Scroll case for turbomachines |
| US6817832B2 (en) * | 2002-10-09 | 2004-11-16 | Sun Moon University | Centrifugal blower with eddy blade |
| DE102009050684A1 (en) * | 2009-10-26 | 2011-04-28 | Ebm-Papst Landshut Gmbh | centrifugal blower |
| RU2614551C1 (en) * | 2013-04-05 | 2017-03-28 | Атлас Копко Эрпауэр, Намлозе Веннотсхап | Casing for scroll compressor fan |
| RU2699860C2 (en) * | 2014-04-10 | 2019-09-11 | Нуово Пиньоне СРЛ | Improved scroll for turbomachine, turbomachine comprising such scroll and method of operation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| GB2057567A (en) | Expanding scroll diffuser for radial flow impeller | |
| JP2013506074A (en) | Diffuser | |
| BRPI1103260B1 (en) | multistage centrifugal pump | |
| EP2149709B1 (en) | Multistage centrifugal compressor | |
| CN105121864A (en) | Centrifugal compressor | |
| RU222133U1 (en) | OUTPUT DEVICE OF CENTRIFUGAL COMPRESSOR | |
| EP2535596A1 (en) | Centrifugal compressor using an asymmetric self-recirculating casing treatment | |
| JP4802786B2 (en) | Centrifugal turbomachine | |
| US6779968B1 (en) | Side channel compressor | |
| RU2016122899A (en) | MULTI-SECTION CENTRIFUGAL COMPRESSOR | |
| RU165532U1 (en) | CENTRIFUGAL PUMP TWO-TAP | |
| JP5074218B2 (en) | Multistage pump | |
| CN201125885Y (en) | Suction chamber structure of single-stage single-suction vertical type pipe centrifugal pump | |
| RU2631846C1 (en) | Radial blade diffuser of centrifugal compressor | |
| RU2082021C1 (en) | Compressor | |
| JP6860331B2 (en) | Diffuser, discharge channel, and centrifugal turbomachinery | |
| US7494328B2 (en) | NVH and gas pulsation reduction in AC compressor | |
| RU2745095C1 (en) | Horizontal multistage sectional centrifugal pump | |
| JPS5954800A (en) | Horizontally separated casing | |
| RU158483U1 (en) | TWO-STAGE CENTRIFUGAL FAN | |
| CY1110708T1 (en) | IMPORT PIPE | |
| RU2735971C1 (en) | Impeller of blade pump stage | |
| CN217055519U (en) | Noise elimination air pump | |
| SU754115A1 (en) | Multistage centrifugal compressor | |
| US9151297B2 (en) | Centrifugal compressor having an asymmetric self-recirculating casing treatment |