CN111156199A - 一种离心压缩机的轴向进气轴向排气结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离心压缩机的轴向进气轴向排气结构，包括叶轮、回流器、气缸和与气缸、回流器连接的进排气套管，所述进排气套管的管壁分为两层，从外到内依次为外壁层和内壁层，所述外壁层和内壁层之间形成一排气流道，该排气流道为导向层，所述导向层内具有导向叶片，导向叶片位于排气流道内；所述进排气套管内为进气流道，进气流道延伸至所述叶轮与所述回流器之间，所述气缸和所述回流器之间形成一U型流道，该U型流道沿气流前进的方向分为扩压段和回流段，扩压段与所述进气流道连接，回流段与所述排气流道相连通。本发明还公开了一种离心压缩机的轴向进气轴向排气的方法。
Description
技术领域
本发明涉及离心压缩机领域，特别是涉及一种离心压缩机的轴向进气轴向排气结构及方法。
背景技术
蒸汽压缩机可用于低温余热，通过对蒸汽进行压缩从而提高工质品位，实现低温余热的有效利用。目前市面上的蒸汽压缩机机组饱和温升较低，且由于进口为饱和参数，容易出现凝结，凝结后导致工质密度出现巨大变化，从而机组无法稳定运行或稳定运行范围较窄。
发明内容
基于此，针对上述问题，本发明提供了一种离心压缩机的轴向进气轴向排气结构及方法，对于进口为饱和参数的工质可有效提高进口工质干度，避免进口工质冷凝；同时缩短高温管道尺寸，减小设备外围管线尺寸；可有效减小排气蜗壳损失，提高机组效率。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种离心压缩机的轴向进气轴向排气结构，包括叶轮、回流器、气缸和与气缸、回流器连接的进排气套管，所述进排气套管的管壁分为两层，从外到内依次为外壁层和内壁层，所述外壁层和内壁层之间形成一排气流道，该排气流道为导向层，所述导向层内具有导向叶片，导向叶片位于排气流道内；所述进排气套管内为进气流道，进气流道延伸至所述叶轮与所述回流器之间，所述气缸和所述回流器之间形成一U型流道，该U型流道沿气流前进的方向分为扩压段和回流段，扩压段与所述进气流道连接，回流段与所述排气流道相连通，所述进气流道的气体流向所在的直线与所述排气流道的气体流向所在的直线相平行。
上述结构的工作原理如下：
机组为轴向进气，轴向排气，进排气位于机组的同侧。工质沿轴向从进排气套管内侧的进气流道进入机组；叶轮由外部输入动力进行旋转，对工质进行增压；经过增压后的工质进入由气缸和回流器组成的流道的扩压段，压力进一步升高；工质转向后进入由气缸和回流器组成的流道的回流段，工质转为轴向由进排气套管的内外壁组成的排气流道排出机组。
在优选的实施例中，所述导向叶片均匀分布于所述导向层内，且所述导向叶片的横截面为流线形，其一端连接所述外壁层，另一端连接所述内壁层。由于工质经过压缩后温度会进一步升高，当高温的排气工质流过排气流道会将部分热量传导至进排气套管的内侧表面，从而加热机组进气流道的外侧，从而使得进气流道的边界层吸收热量，提高工质干度。避免由于边界层影响而导致的工质凝结。
在优选的实施例中，所述叶轮与所述回流器之间形成一喇叭状的进气流道，流道的口径沿进气方向逐步减小。目的是使得增压的效果变得更好。
在优选的实施例中，所述回流段的口径沿进气方向逐步增大。目的是使得排气量增加，进一步释放气体压力。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种离心压缩机的轴向进气轴向排气的方法，其中，离心压缩机的轴向进气轴向排气结构，包括叶轮、回流器、气缸和与气缸、回流器连接的进排气套管，所述进排气套管的管壁分为两层，从外到内依次为外壁层和内壁层，所述外壁层和内壁层之间形成一排气流道，该排气流道为导向层，所述导向层内具有导向叶片，导向叶片位于排气流道内；所述进排气套管内为进气流道，进气流道延伸至所述叶轮与所述回流器之间，所述气缸和所述回流器之间形成一U型流道，该U型流道沿气流前进的方向分为扩压段和回流段，扩压段与所述进气流道连接，回流段与所述排气流道相连通，所述进气流道的气体流向所在的直线与所述排气流道的气体流向所在的直线相平行；包括以下步骤：
a、设定机组为轴向进气、轴向排气，且进排气位于机组的同侧；
b、工质沿轴向从进排气套管的内侧进入进气流道并进入机组；
c、外部输入动力驱动叶轮旋转，对工质进行增压；
d、经增压后的工质进入气缸和回流器组成的流道的扩压段，使压力进一步升高；
e、工质转向后进入由气缸和回流器组成的流道的回流段；
f、工质转为轴向由进排气套管的内外壁组成的排气流道排出机组。
在优选的实施例中，还包括以下步骤：
工质经过压缩后温度进一步升高，当高温的排气工质流道排气流道时，将部分热量传导至进排气套管的内侧表面，从而加热机组进气流道的外侧，使进气流道的边界层吸收热量，提高工质干度。避免由于边界层影响而导致的工质凝结。
在优选的实施例中，工质进排气流道均采用套管形式。对于高温排气而言，可有效缩短高温管道长度，从而降低机组成本。
在优选的实施例中，进气和排气均为环形流道。由于进排气均为环形流道，减少了常规机组蜗壳排气而导致的损失，机组效率进一步提高。
本发明的有益效果是：
1、可有效升高工质进口湿度及蒸汽干度，使机组运行更加稳定；
2、缩短高温管道尺寸，减小设备外围管线尺寸；
3、机组排气均匀，有效减少蜗壳损失，可有效提高机组效率；
4、机组全周排气，流场更加均匀；
5、由于工质经过压缩后温度会进一步升高，当高温的排气工质流过排气流道会将部分热量传导至进排气套管的内侧表面，从而加热机组进气流道的外侧，从而使得进气流道的边界层吸收热量，提高工质干度。避免由于边界层影响而导致的工质凝结；
6、工质进排气流道采用套管形式，对于高温排气而言，可有效缩短高温管道长度，从而降低机组成本；
7、由于进排气均为环形流道，减少了常规机组蜗壳排气而导致的损失，机组效率进一步提高。
附图说明
图1是本发明实施例所述离心压缩机的轴向进气轴向排气结构的结构示意图；
图2是图1中进排气套管立体结构图；
附图标记说明：
1-进排气套管，101-内壁层，102-导向叶片，103-外壁层，2-叶轮，3-回流器，4-气缸，a-进气流道，b-扩压段，c-回流段，d-排气流道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
如图1、2所示，一种离心压缩机的轴向进气轴向排气结构，包括叶轮2、回流器3、气缸4和与气缸4、回流器3连接的进排气套管1，所述进排气套管1的管壁分为两层，从外到内依次为外壁层103和内壁层101，所述外壁层103和内壁层101之间形成一排气流道d，该排气流道d为导向层，所述导向层内具有导向叶片102，导向叶片102位于排气流道d内；所述进排气套管1内为进气流道a，进气流道a延伸至所述叶轮2与所述回流器3之间，所述气缸4和所述回流器3之间形成一U型流道，该U型流道沿气流前进的方向分为扩压段b和回流段c，扩压段b与所述进气流道a连接，回流段c与所述排气流道d相连通，所述进气流道a的气体流向所在的直线与所述排气流道d的气体流向所在的直线相平行。
上述实施例的工作原理如下：
机组为轴向进气，轴向排气，进排气位于机组的同侧。工质沿轴向从进排气套管1内侧的进气流道a进入机组；叶轮2由外部输入动力进行旋转，对工质进行增压；经过增压后的工质进入由气缸4和回流器3组成的流道的扩压段b，压力进一步升高；工质转向后进入由气缸4和回流器3组成的流道的回流段c，工质转为轴向由进排气套管1的内外壁组成的排气流道d排出机组。
实施例2:
与实施例1相比，还包括以下方案：
如图1、图2所示，所述导向叶片102均匀分布于所述导向层内，且所述导向叶片102的横截面为流线形，其一端连接所述外壁层103，另一端连接所述内壁层101。由于工质经过压缩后温度会进一步升高，当高温的排气工质流过排气流道d会将部分热量传导至进排气套管1的内侧表面，从而加热机组进气流道a的外侧，从而使得进气流道a的边界层吸收热量，提高工质干度。避免由于边界层影响而导致的工质凝结。
实施例3：
与实施例1相比，还包括以下方案：
如图1、图2所示，所述叶轮2与所述回流器3之间形成一喇叭状的进气流道a，流道的口径沿进气方向逐步减小。目的是使得增压的效果变得更好。
实施例4：
与实施例1相比，还包括以下方案：
如图1、图2所示，所述回流段c的口径沿进气方向逐步增大。目的是使得排气量增加，进一步释放气体压力。
实施例5：
结合实施例1所述的离心压缩机的轴向进气轴向排气结构，可进一步提出一种离心压缩机的轴向进气轴向排气的方法，包括以下步骤：
a、设定机组为轴向进气、轴向排气，且进排气位于机组的同侧；
b、工质沿轴向从进排气套管1的内侧进入进气流道a并进入机组；
c、外部输入动力驱动叶轮2旋转，对工质进行增压；
d、经增压后的工质进入气缸4和回流器3组成的流道的扩压段b，使压力进一步升高；
e、工质转向后进入由气缸4和回流器3组成的流道的回流段c；
f、工质转为轴向由进排气套管1的内外壁组成的排气流道d排出机组。
上述实施5中，还可以包括以下步骤：
工质经过压缩后温度进一步升高，当高温的排气工质流道排气流道d时，将部分热量传导至进排气套管1的内侧表面，从而加热机组进气流道a的外侧，使进气流道a的边界层吸收热量，提高工质干度。避免由于边界层影响而导致的工质凝结。
上述实施例5中，工质进排气流道d可以均采用套管形式。对于高温排气而言，可有效缩短高温管道长度，从而降低机组成本。
上述实施例5中，进气和排气可以均为环形流道。由于进排气均为环形流道，减少了常规机组蜗壳排气而导致的损失，机组效率进一步提高。
上述实施例所述的离心压缩机的轴向进气轴向排气结构及方法，可有效升高工质进口湿度及蒸汽干度，使机组运行更加稳定；缩短高温管道尺寸，减小设备外围管线尺寸；机组排气均匀，有效减少蜗壳损失，可有效提高机组效率；机组全周排气，流场更加均匀；由于工质经过压缩后温度会进一步升高，当高温的排气工质流过排气流道d会将部分热量传导至进排气套管1的内侧表面，从而加热机组进气流道a的外侧，从而使得进气流道a的边界层吸收热量，提高工质干度。避免由于边界层影响而导致的工质凝结；工质进排气流道d采用套管形式，对于高温排气而言，可有效缩短高温管道长度，从而降低机组成本；由于进排气均为环形流道，减少了常规机组蜗壳排气而导致的损失，机组效率进一步提高。
工质沿轴向从进排气套管1内壁的进气流道a进气；叶轮2由外部输入轴功带动叶轮2旋转，对工质增压；增压后，工质进入扩压段b，压力进一步升高；工质进入由回流器3外壁和气缸4内壁组成的回流段c，并实现转向，工质方向变为进气方向同侧，流向相反；工质沿轴向进入进排气套管1内外壁构成的排气流道d，沿轴向排出机组。
由于排气为全周排气，减少了排气流道d的不均匀度，从而提高机组排气蜗壳效率，减少机组排气损失，提高机组效率。
由于排气沿轴向，位于进气管外，相对于传统的侧面排气而言，该机组排气尺寸进一步缩短。而机组排气温度高于进气温度，尤其对大压比机组而言，排气温度更高。缩短高温排气管后，有利于减少高温管道成本。
由于机组进口为饱和蒸汽，当机组进气时，与进气管接触的工质由于摩擦以及边界层影响，对于干度比较小的蒸汽可能出现液化，从而影响机组效率以及稳定运行。本发明采用机组排气布置在进气外围的套管形式，排气通过进排气套管1内壁传热，使得内壁面温度高于工质进气温度，从而与边界层的工质进行换热，提高边界层工质温度，使得边界层工质温度高于饱和温度或提高其干度，从而不发生液化。
在进排气套管1外壁和内壁之间设置导向叶片102，用于内壁的支撑和定位。使得进排气套管1通过外壁的端部法兰整体安装于机组端部。为减小流道损失，该导向叶片102可采用翼型截面。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种离心压缩机的轴向进气轴向排气结构，包括叶轮、回流器和气缸，其特征在于，还包括与气缸、回流器连接的进排气套管，所述进排气套管的管壁分为两层，从外到内依次为外壁层和内壁层，所述外壁层和内壁层之间形成一排气流道，该排气流道为导向层，所述导向层内具有导向叶片，导向叶片位于排气流道内；所述进排气套管内为进气流道，进气流道延伸至所述叶轮与所述回流器之间，所述气缸和所述回流器之间形成一U型流道，该U型流道沿气流前进的方向分为扩压段和回流段，扩压段与所述进气流道连接，回流段与所述排气流道相连通，所述进气流道的气体流向所在的直线与所述排气流道的气体流向所在的直线相平行。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机的轴向进气轴向排气结构，其特征在于，所述导向叶片均匀分布于所述导向层内，且所述导向叶片的横截面为流线形，其一端连接所述外壁层，另一端连接所述内壁层。
3.根据权利要求1所述的离心压缩机的轴向进气轴向排气结构，其特征在于，所述叶轮与所述回流器之间形成一喇叭状的进气流道，流道的口径沿进气方向逐步减小。
4.根据权利要求1所述的离心压缩机的轴向进气轴向排气结构，其特征在于，所述回流段的口径沿进气方向逐步增大。
5.一种如权利要求1所述离心压缩机的轴向进气轴向排气结构的轴向进气轴向排气方法，离心压缩机的轴向进气轴向排气结构，包括叶轮、回流器、气缸和与气缸、回流器连接的进排气套管，所述进排气套管的管壁分为两层，从外到内依次为外壁层和内壁层，所述外壁层和内壁层之间形成一排气流道，该排气流道为导向层，所述导向层内具有导向叶片，导向叶片位于排气流道内；所述进排气套管内为进气流道，进气流道延伸至所述叶轮与所述回流器之间，所述气缸和所述回流器之间形成一U型流道，该U型流道沿气流前进的方向分为扩压段和回流段，扩压段与所述进气流道连接，回流段与所述排气流道相连通，所述进气流道的气体流向所在的直线与所述排气流道的气体流向所在的直线相平行；其特征在于，包括以下步骤：
a、设定机组为轴向进气、轴向排气，且进排气位于机组的同侧；
b、工质沿轴向从进排气套管的内侧进入进气流道并进入机组；
c、外部输入动力驱动叶轮旋转，对工质进行增压；
d、经增压后的工质进入气缸和回流器组成的流道的扩压段，使压力进一步升高；
e、工质转向后进入由气缸和回流器组成的流道的回流段；
f、工质转为轴向由进排气套管的内外壁组成的排气流道排出机组。
6.根据权利要求5所述的离心压缩机的轴向进气轴向排气的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
工质经过压缩后温度进一步升高，当高温的排气工质流道排气流道时，将部分热量传导至进排气套管的内侧表面，从而加热机组进气流道的外侧，使进气流道的边界层吸收热量，提高工质干度。
7.根据权利要求5所述的离心压缩机的轴向进气轴向排气的方法，其特征在于，工质进排气流道均采用套管形式。
8.根据权利要求5所述的离心压缩机的轴向进气轴向排气的方法，其特征在于，进气和排气均为环形流道。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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