天然氣用渦旋增壓器的設(shè)計及性能研究

【摘要】：渦旋增壓設(shè)備作為一種新型的氣體增壓設(shè)備,屬于葉輪機(jī)械的一種,由于其增壓原理獨(dú)特,使其同時具有吸吹氣功能,既能產(chǎn)生高壓升,又能產(chǎn)生一定真空,其結(jié)構(gòu)簡單、易損件少、維護(hù)少、成本低,可在一定工況下取代壓縮機(jī)。 基于渦旋增壓設(shè)備的諸多優(yōu)點(diǎn),結(jié)合實際工況需求,本文決定采用渦旋增壓的形式來設(shè)計一套用于天然氣增壓的設(shè)備。由于渦旋增壓原理缺少完整的理論支撐,故本文采用經(jīng)驗公式與數(shù)值模擬相結(jié)合的方式來確定設(shè)備的主體結(jié)構(gòu)。另外,考慮到工作介質(zhì)是易燃易爆的天然氣,設(shè)備采用雙端面機(jī)械密封和O圈密封這兩種密封形式對設(shè)備進(jìn)行密封,保證設(shè)備的密封性。 本文采用三維軟件Pro/E建立渦旋增壓器流場區(qū)域所對應(yīng)的三維幾何模型,分為流道區(qū)域和轉(zhuǎn)動的葉道區(qū)域,使用Gambit對實體進(jìn)行網(wǎng)格劃分,選用雷諾平均法中的Realize k-ε模型和MRF轉(zhuǎn)動模型進(jìn)行迭代計算。 本文通過數(shù)值模擬得到了流道內(nèi)部流場的流動狀況,從設(shè)備入口到出口呈現(xiàn)明顯的壓力梯度,通過模擬獲得的跡線發(fā)現(xiàn)流體在流道與葉道之間多次進(jìn)出,呈螺旋狀前進(jìn),從流道徑向橫截面的速度矢量圖可以發(fā)現(xiàn)明顯的雙側(cè)對稱縱向旋渦的存在,與渦旋增壓原理圖一致。本文通過模擬定壓下轉(zhuǎn)速與流量的關(guān)系及定流量下轉(zhuǎn)速與壓升的關(guān)系,得到轉(zhuǎn)速對設(shè)備性能的影響,可用于指導(dǎo)設(shè)備性能的調(diào)節(jié)；本文通過對工況下的甲烷與常壓下的空氣進(jìn)行模擬,對比發(fā)現(xiàn)二者的質(zhì)量流量比較接近,與二者的密度成正比,可為空氣代替甲烷來進(jìn)行性能實驗提供依據(jù)；此外,本文針對進(jìn)出口管徑和環(huán)形流道寬度對設(shè)備性能的影響進(jìn)行模擬,通過對比可用于設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。 本文搭建了一套的實驗平臺用于設(shè)備的性能實驗,采取測量排氣端參數(shù)的實驗方式,進(jìn)行不同工況下的實驗數(shù)據(jù)采集,生成了設(shè)備在不同頻率下的壓升與效率兩條性能曲線,得到設(shè)備的性能趨勢,發(fā)現(xiàn)在45Hz、壓升15kPa時,設(shè)備的效率最高,在壓升不變時,設(shè)備的效率隨著頻率的下降而降低；最后,本文將實驗結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對比,來驗證數(shù)值模型的可行性,發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果略好于實驗結(jié)果。 綜上所述,本文設(shè)計的天然氣渦旋增壓器的性能較好,能夠滿足工藝要求,同時,本文建立的數(shù)值模型可用于預(yù)測設(shè)備的性能,為設(shè)備設(shè)計提供參考。 【關(guān)鍵詞】：高壓 天然氣 渦旋增壓 數(shù)值模擬 實驗研究
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TE937
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-28
• 1.1 氣體增壓設(shè)備概述9-18
• 1.1.1 離心風(fēng)機(jī)9-11
• 1.1.2 羅茨風(fēng)機(jī)11-13
• 1.1.3 壓縮機(jī)13-15
• 1.1.4 旋渦風(fēng)機(jī)15-18
• 1.2 旋渦風(fēng)機(jī)研究進(jìn)展18-26
• 1.2.1 理論研究進(jìn)展19-23
• 1.2.2 數(shù)值模擬研究進(jìn)展23-24
• 1.2.3 實驗研究進(jìn)展24-26
• 1.3 旋渦風(fēng)機(jī)的應(yīng)用26-27
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容27-28
• 2 渦旋增壓器的結(jié)構(gòu)設(shè)計28-43
• 2.1 設(shè)計思想28-29
• 2.2 局部結(jié)構(gòu)設(shè)計介紹29-42
• 2.2.1 葉輪結(jié)構(gòu)29-34
• 2.2.2 流道腔體的結(jié)構(gòu)34-39
• 2.2.3 密封結(jié)構(gòu)39-42
• 2.3 本章小結(jié)42-43
• 3 渦旋增壓器的流場模擬43-63
• 3.1 數(shù)值模擬的思想44-45
• 3.2 控制方程和湍流模型45-47
• 3.2.1 控制方程45-46
• 3.2.2 湍流模型46-47
• 3.2.3 MRF模型47
• 3.3 幾何模型47-50
• 3.4 整機(jī)流場研究50-54
• 3.4.1 流場壓力分布特性50-52
• 3.4.2 速度場特性52-54
• 3.4.3 流動軌跡特性54
• 3.5 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)對性能的影響54-57
• 3.6 工作介質(zhì)間的轉(zhuǎn)化57-59
• 3.7 進(jìn)出口管徑大小對性能的影響59-60
• 3.8 環(huán)形流道寬度對性能的影響60-62
• 3.9 本章小結(jié)62-63
• 4 渦旋增壓器的性能實驗63-80
• 4.1 實驗思想63-64
• 4.2 實驗平臺的搭建64-69
• 4.2.1 實驗流程64-65
• 4.2.2 實驗設(shè)備及輔助系統(tǒng)介紹65-69
• 4.3 實驗結(jié)果及分析69-77
• 4.3.1 實驗方案69
• 4.3.2 實驗數(shù)據(jù)處理與分析69-77
• 4.4 數(shù)值模型的驗證77-79
• 4.5 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論80-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況84-85
• 致謝85-86

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

瓦斯氣排送風(fēng)機(jī)的改造    朱艷麗,王延

旋渦氣泵及其應(yīng)用    劉相臣,王軍義

旋渦氣泵的性能測試及分析    劉相臣,王軍義

再生式鼓風(fēng)機(jī)和泵的研究    J.W.Hollenberg,J.H.Potter,劉相臣 ,徐彤

旋渦氣泵的基本原理與設(shè)計(一)    劉相臣

旋渦氣泵的基本原理與設(shè)計(二)    劉相臣

旋渦氣泵的基本原理與設(shè)計(三)    劉相臣

旋渦氣泵的基本原理與設(shè)計(四)    劉相臣

旋渦氣泵的基本原理與設(shè)計(五)    劉相臣

旋渦鼓風(fēng)機(jī)幾何參數(shù)對其性能的影響    張文俊,蔡兆麟

離心泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計    王幼民,唐鈴鳳

中低比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪幾何參數(shù)優(yōu)化    王幼民,楊國太,桂詩祥,楊俊峰

大型塑料泵葉輪的內(nèi)部流場分析    王玉勤;王幼民;

大型潛水泵的使用及維護(hù)保養(yǎng)    丁朝旭;

離心泵葉輪的優(yōu)化設(shè)計模型    王幼民,唐鈴鳳,蘇應(yīng)龍

冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能改造    吳波;趙從菊;

惠南莊泵站大型高揚(yáng)程水泵機(jī)組選型設(shè)計與運(yùn)行方案探討    戚蘭英;石建杰;蔣瑞;

一種新型計量泵的研制    路慶良,田青

離心泵選型    趙奇彬;張蒲源;

集裝箱船機(jī)艙軸流風(fēng)機(jī)噪聲治理探討    任曉莉,薛震遠(yuǎn),葉家瑋

渦流高效防砂分離器研制與應(yīng)用    于洪英;潘志遠(yuǎn);姜彥;

干熄焦循環(huán)氣體流量調(diào)節(jié)方式與節(jié)能分析    陳超;

泵蝸殼的一種實用CFD尋優(yōu)設(shè)計計算方法    劉克偉;賈月梅;趙秋霞;

水煤漿離心泵的CFD數(shù)值模擬    張強(qiáng);李國威;田瑩;

基于DS系列臥式多級離心泵的介紹及應(yīng)用    沈江;徐曉初;王曉芳;

沖壓焊接離心泵的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀    姚春玲;王春華;劉錕;丁麗娟;

往復(fù)式壓縮機(jī)易損結(jié)構(gòu)典型事例分析    崔琳琳;

葉輪切割在給水泵節(jié)能改造中的應(yīng)用    辛合雷;程崇勝;

立式渦殼離心泵技術(shù)改造    康清權(quán);趙斌;

屏蔽泵失效問題及其可靠性的探討    王樂勤;吳科揚(yáng);吳大轉(zhuǎn);

旋流自吸泵設(shè)計及內(nèi)部流動研究    王春林

不銹鋼沖壓焊接離心泵能量轉(zhuǎn)換特性與設(shè)計方法    張翔

渣漿泵固液兩相三維湍流及沖蝕磨損特性研究    吳波

基于HHT的往復(fù)壓縮機(jī)故障診斷研究    趙海峰

過程型機(jī)械系統(tǒng)計算機(jī)輔助方案設(shè)計技術(shù)研究    周懿

流體激勵誘發(fā)離心泵基座振動的研究    蔣愛華

離心泵多工況水力設(shè)計和優(yōu)化及其應(yīng)用    王凱

纖維懸浮液內(nèi)流復(fù)雜運(yùn)動研究及其在紙漿泵研制中的應(yīng)用    張啟華

離心泵非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格生成及應(yīng)用研究    董亮

噴射器性能、結(jié)構(gòu)及特殊流動現(xiàn)象研究    李海軍

單軸雙輸送低比轉(zhuǎn)速離心泵的設(shè)計與性能研究    陳潔達(dá)

基于LabVIEW水泵性能試驗系統(tǒng)    郭陳

不同葉片及濾室結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)壓濾機(jī)流場分析    閆海博

水泵性能試驗自動處理軟件的開發(fā)    周國強(qiáng)

3WF-8型風(fēng)送式果園噴霧機(jī)的試驗研究    郭峰

廣州拜耳聚碳酸酯工廠設(shè)備維修可靠性分析    郭廣玉

石油萘裝置精餾系統(tǒng)的更新改造    張發(fā)元

節(jié)水冷卻塔與雙效塑料溴化鋰制冷機(jī)系統(tǒng)的實驗研究    夏巧民

固液兩相流旋流泵的數(shù)值模擬與性能預(yù)測    王紅利

通風(fēng)機(jī)氣動性能測試及數(shù)據(jù)處理分析研究    楊會明

離心通風(fēng)機(jī)內(nèi)部流場模擬中的幾何建模    段江南,蔡兆麟

旋渦風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動的邊界元解法    張艷莉,方曉英,朱報禎

離心通風(fēng)機(jī)整機(jī)定常流動數(shù)值模擬    李新宏,何慧偉,宮武旗,黃淑娟

旋渦氣泵及其應(yīng)用    劉相臣,王軍義

內(nèi)插旋流片的管內(nèi)流動與換熱的數(shù)值模擬    王楊君;鄧先和;

旋渦氣泵的性能測試及分析    劉相臣,王軍義

再生式鼓風(fēng)機(jī)和泵的研究    J.W.Hollenberg,J.H.Potter,劉相臣 ,徐彤

旋渦氣泵的基本原理與設(shè)計(三)    劉相臣

旋渦氣泵的基本原理與設(shè)計(四)    劉相臣

旋渦氣泵的基本原理與設(shè)計(五)    劉相臣

旋渦泵葉片形狀對內(nèi)部流動及能量性能影響的研究    周文彬

淺談發(fā)動機(jī)增壓器的使用與保養(yǎng)    楊棟;曹永霞;

拖拉機(jī)增壓器的應(yīng)用    

在鑿巖臺車上推廣使用增壓器    王保申;凌勝;

增壓器在鑿巖臺車上的應(yīng)用    王保申;凌勝;

磷酸鹽廠配置蒸汽增壓器節(jié)能    格林伯格 ,芬克斯坦 ,宋忠烈,汪鳳珠

增壓器轉(zhuǎn)子的加工和組裝    金宏生;

井下增壓器設(shè)計的理論探討    王亞娟

增壓器渦輪軸的摩擦焊    

洗衣皂真空冷卻工藝增壓器的改革    王鴻根

應(yīng)用價值分析法調(diào)整工藝流程    宋一心

增壓器燃排殼相關(guān)問題的解決    熊晏鋒;

增壓器渦輪超速破壞失效模式可靠性評價模型    王正;郭凱;門日秀;徐思友;

氣驅(qū)氣體增壓器靜態(tài)特性研究    熊偉;王海濤;王旭;

氣柱共振和渦輪增壓器喘振噪聲分析    楊景玲;張燕;翟若愚;宋兆哲;楊日升;孫書艷;

淺談柴油發(fā)動機(jī)增壓器的正確使用與維護(hù)    黎其勁;

氣體增壓器充氣過程動態(tài)仿真研究    王海濤;熊偉;李中華;

GZ750型增壓器的拆檢和軸向間隙修正    鄭振杰;

液控雙作用增壓器的探討    隋文臣;

液控雙作用增壓器的探討    隋文臣;

一起DF8B型機(jī)車增壓器機(jī)油壓力低故障的原因分析    高富榮;

鳳城增壓器市場整頓該下決心了    本報記者 李志悅

增壓器公司 先給自己加壓    雷明

增壓器世界寡頭來渝落戶    記者 羅恒

增壓器行業(yè)：外資強(qiáng)勢 本土突圍    本報記者 胡啟林

江增廠徑流增壓器通過真空怠速無漏油試驗    特約記者 沈世平

江津增壓器：讓高原機(jī)車增加"肺活量"    湯治平 沈世平

汽車前沿技術(shù)電動增壓器有望量產(chǎn)    張迪

栽樹筑巢引鳳來    通訊員 黃實

十年奮進(jìn)一路歌    通訊員 黃實

老產(chǎn)業(yè)現(xiàn)新活力    本報記者 蔣穎

增壓器的非線性力學(xué)分析    廖愛華

新型軸向移動可調(diào)噴嘴增壓器的研究    邵建華

柴油機(jī)大小渦輪三階段相繼增壓系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)性能研究    張哲

船用柴油機(jī)相繼增壓系統(tǒng)性能研究    王偉才

自動化增壓器性能試驗臺的研制    楊學(xué)光

氣體增壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計與實驗研究    劉志陽

井下斜盤式增壓器關(guān)鍵技術(shù)研究    周長李

車用柴油機(jī)與增壓器的匹配試驗研究    余紅東

483型柴油機(jī)的增壓器匹配及搭載噪聲研究    徐曉波

新型節(jié)能氣體增壓器的研究    王旭

船用增壓器渦輪變工況數(shù)值分析及改進(jìn)設(shè)計    劉德剛

螺旋撥叉式井下增壓器設(shè)計    趙峰

基于有限元技術(shù)的增壓器優(yōu)化設(shè)計與分析    吳軍

電動增壓器電控系統(tǒng)的設(shè)計及試驗研究    徐廣蘭