离心式氯气压缩机内部流场的数值模拟跟其实验研究

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1、离心式氯气压缩机内部流场的数值模拟与实验研究离心式氯气压缩机内部流场的数值模拟与实验研究摘要氯碱工业是我国重要的化工原料行业。其技术水平、生产效率、发展程度与国家经济发展紧密相关。随着我国氯碱行业的快速发展，各种新技术新设备都在不断发展，起初用于氯气输送的主要设备,纳氏泵，由于其效率低下、密封易泄露而造成危害与严重的环境污染等缺点，逐渐被厂家摒弃。如今，离心式压缩机作为压缩、输送氯气的核心部件，其运行稳定性和效率关系到整个氯碱化工业的生产效率和效益。提高离心式压缩机组效率及整个系统的稳定性和安全性，可以大大节约

2、能源，降低成本。目前我国离心式氯气压缩机的效率并未达到先进水平，仍有可以发展提高的空间。本课题的研究目的旨在:在结合实验运行与数值模拟的基础上，通过分析离心式氯气压缩机内部的流场运动，设计出更有效的压缩机组，提高离心式氯气压缩机的效率，以达到节能减耗和安全运行的目的。本项目设计采用二段二级的结构，在级间设置中间冷却器，以达到节约能源的效果。对工质为氯气的离心式压缩机的叶轮、扩压器和蜗壳进行总体气动性能设计，得到设计工况下的压力、速度、温度等性能参数。在叶轮详细设计中，基于叶轮表面速度最优分布，得到了具有叶片安装

3、角最优分布的三元叶轮与相应静部件的设计。为了了解离心式氯气压缩机内部流场的情况，采用商业计算流体软件NUMECA对单级氯气压缩机内部流动进行数值模拟。详细分析了离心式压缩机内部的速度、压力、温度、马赫数等参数的分布规律，包括对整个流道的性能分析及叶片的压力面和吸力面上速度、压力分布的分析。在计算多个不同工况后得到，所设计的工况位于性能曲线中稳定工况中心区域，并与效率最高点位置接近吻合。为离心式氯气压缩机的设计、改进优化、效率提高、节能等提供了重要依据。另外，对离心式氯气压缩机进行现场试验，测量相关性能数据，得到

4、不同运行条件下,振动、进出口压力、温度和压比等相应参数，表明该机组运行平稳、高效、可靠。结合该氯气压缩机的数值模拟数据，比较了相同条件下的计算结果与试验结果，相应的误差来分析对应的可能存在的原因。经过一系列的数据分析，表明本次设计在效率方面比以往有较大幅度的提高，满足性能要求，节约了能源，达到了设计的目的。对于工质为有毒气体的氯气，由于试验时操作运行和设备本身的原因，因此在实际机组进行性能测试时，选用空气做试验，针对这一特点，运用不同介质性能相似换算的两个方法，将空气的性能曲线的实验结果转化为氯气压缩机的实际性

5、能曲线,并与现场试验测试数据比较。结果表明:用保持进出口比容比相等的性能换算方法时，在大流量工况下有着较大偏差，用保持马赫数相同的性能换算的方法所得到的数据更为可靠。这对于同一机组使用不同介质时的性能预测具有重要的意义和参考价值。关键词:氯气压缩机，离心式压缩机，设计方法，数值模拟NUMERICALSIMULATIONANDEXPERIMENTALRESEARCHOFCENTRIFUGALCHLORINECOMPRESSORABSTRACTChlorine-alkaliindustryisaveryimport

6、antchemicalrawmaterialindustryinourcountry.Itstechnicallevel,productionefficiencyanddevelopmentdegreedeeplyaffecteconomicdevelopmentinthecountry.Withtherapiddevelopmentofchlorine-alkaliindustry,variouskindsofnewtechnologyandnewequipmentshavebeendevelopedhigh

7、ly.Nashpump,whichwasmainlyusedforthetransportationofchlorinegasinthepast,hasbeenreplacedgraduallyforitslowefficiency,harmfulleakageandseriouspollutionproblems.Today,thecentrifugalcompressorhasbecomethecorepartincompressingandtransportingchlorinegas.So,itsope

8、rationstabilityandefficiencyrelatestotheprofitandefficiencyinchlorine-alkaliindustryclosely.Thecentrifugalcompressorunitcanbeusedtoimprovethestabilityandsafetyofthewholesystem.Increasetheefficie