基于CFD的双侧迷宫密封结构气缸侧密封齿优化

针对压缩机迷宫密封内部流场与泄漏量问题,对双侧迷宫密封结构中的气缸侧密封齿展开优化研究。设计三角形、矩形、摆线形3种气缸侧密封齿结构,选用不同的气缸与活塞侧密封齿的齿高、齿宽、密封齿间隙的几何比例(1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6),建立不同结构的双侧密封齿密封模型,对其密封性能进行CFD动网格瞬态模拟,并与单侧密封齿密封结构进行了比较。结果表明:双侧密封齿密封结构的泄漏量相比单侧密封齿密封结构下降了25.8%~56.0%;3种不同形状的气缸侧密封齿密封性能由高到低依次为三角形、矩形、摆线形;不同几何比例的气缸侧密封齿模型中,密封性能从强到弱排列为1∶4、1∶5、1∶2、1∶6、1∶3。气缸侧与活塞侧迷宫齿几何比例为1∶4的三角形气缸侧密封齿结构的密封性能最优,相比单侧密封齿密封结构泄漏量下降了56%。

4列400 kN气体力迷宫压缩机开式曲轴箱的设计

随着石油化工领域的不断发展,迷宫压缩机的应用更加广泛,特别在节能减排项目上的应用,更提高了迷宫压缩机的使用率,市场的需求推动了迷宫压缩机国产化的进程,迷宫压缩机发展潜力是巨大的。主要介绍了4列迷宫压缩机曲轴箱的结构特点,阐述了迷宫压缩机的工作原理,通过有限单元法对曲轴箱进行数值分析计算,分析了其在极端况下的受力情况并进行强度校核,其计算方法和结果为其他系列迷宫压缩机的设计与开发提供理论依据。

氮气压缩机轴封泄漏的分析与处理

针对氮气压缩机轴封泄漏问题进行排查,发现是由轴封系统设计缺陷引起,通过扩大压缩机上缸体隔离气进气孔和密封气漏气孔尺寸,并重新配置漏气管线,增大漏气管和漏气放空总管,解决了泄漏问题,保障了机组稳定运行。

跨声速压气机泄漏流预测数值模拟

针对压气机试验过程中出现的一级转子前缘轮毂侧空腔泄漏问题,开展了基于多种封严篦齿以及封严空腔压力模型的数值模拟。结果表明,最大泄漏流量(供气端压力0.20MPa,齿端间隙1.00mm及篦齿数3的情况下)约为进口流量的1.8%,最高效率损失约为2.27%。封严篦齿两端封严腔的腔体效应对篦齿泄漏流量具有显著影响:随着篦齿封严齿端泄漏流量上升,齿端泄漏流速增大,泄漏流在出口腔体中呈射流状并迅速诱发腔体内的大尺度回流涡结构;泄漏至压气机的流量并不一定随篦齿齿端间隙的增大或封严两侧压力的上升而增加。

二氧化碳压缩机超压原因分析及处理

针对二氧化碳压缩机组运行过程中出现的二段出口、三段入口压力突然上涨的异常问题进行分析讨论,并在高压缸大修期间,对压力异常问题进行全方位排查,提出解决对策,最终消除了隐患,保障了机组的稳定运行。

迷宫压缩机中迷宫泄漏流动泄漏计算与实验研究

对迷宫式压缩机的迷宫泄漏流动进行了模拟和计算．探讨了迷宫间隙、迷宫槽数、活塞偏心量及迷宫密封压力等主要参数对泄漏的影响规律．提出了迷宫机构主要参数的设计值选取范围。

涡旋压缩机的径向迷宫密封研究

针对涡旋压缩机径向密封难以实现的难题,提出一种径向迷宫密封。用几何学和热力学方法证明基圆渐开线型涡旋压缩机径向光滑间隙密封中的泄漏气速达到声速,分析径向光滑间隙密封中泄漏气体的热力变化过程,根据临界截面上气体的气动热力特性,推导出考虑边界层摩擦损失的径向光滑间隙密封泄漏量的算法,根据能量方程和连续性方程,推导出判定径向迷宫密封中泄漏气速是否达到声速的判别式和径向迷宫密封泄漏量的算法。计算和实测两种密封在一系列相邻压缩腔压差对应下的泄漏量。理论计算和试验对比表明,给出的两种密封泄漏量的算法正确;径向光滑间隙密封和径向迷宫密封的泄漏量均随着相邻压缩腔压差的增大而增大;径向迷宫密封的直通效应随着相邻压缩腔压差的增大而更加明显;径向迷宫密封泄漏量实测值约为径向光滑间隙密封泄漏量实测值的79%,说明径向迷宫密封的密封性能优于径向光滑间隙密封的密封性能。

迷宫压缩机活塞速度对泄漏量影响的研究

针对迷宫压缩机活塞速度变化对泄漏量的影响,本文采用动网格分析技术,以4HS-MG迷宫压缩机的气缸和活塞尺寸为模型,对活塞运动过程进行动态仿真模拟。研究分析表明:在一定的条件下(相同的齿形、齿数、密封间隙、压比等),随着活塞速度的增加,瞬时的泄漏量是逐渐增加,而整体泄漏量是减少的。所以该动态模拟为高速迷宫压缩机设计时速度的选取具有一定的指导意义。

涡旋压缩机径向迷宫密封迷宫槽的优化研究

针对涡旋压缩机的直通型径向密封效果欠佳的难题,提出了多种形式的迷宫槽结构。采用GAMBIT软件建立迷宫槽非结构化网格模型,利用FLUENT软件模拟计算了迷宫槽内的流体流动状态及泄漏损失,搭建迷宫槽的烟雾示踪剂试验台,结合试验分析了泄漏气体的泄漏流动状态及泄漏损失。结果表明:理论分析与模拟计算的泄漏损失情况相吻合;泄漏会随着间隙的增大和漩涡的增加而增大;槽型对泄漏量的影响会随着间隙的增大而逐渐减小;得到了双阶梯槽在间隙为0.002mm时的密封性能最好。为涡旋压缩机迷宫密封的优化设计拓宽了思路。

迷宫密封的两控制体模型与动力特性研究

提出了迷宫密封腔两控制体模型的理论计算方法,从流体力学基本方程出发,经逐腔计算,获得各腔内的压力分布及反映气流对转子激振力的动力特性系数,实验结果与理论计算具有较好的一致性,为高参数的透平压缩机械转子稳定性评价提供了重要的理论依据。

涡旋压缩机径向迷宫密封中泄漏气体气动热力行为研究

以涡旋压缩机径向迷宫密封为研究对象,分别用宏观能量法和黏性流动理论计算该密封的泄漏量,通过泄漏量理论值与实测值的对比,以期探寻泄漏气体的气动热力行为。在假设无透气效应和泄漏气体在迷宫槽中作等压恒温恢复的条件下,建立求解泄漏量的数理方程;在考虑透气效应与非等压恒温恢复的条件下,利用热力过程方程与黏性流动理论推导出透气流是否达到声速的判别式及临界气速、临界密度、泄漏量的计算式。将两种算法所得泄漏量与实测泄漏量对比研究发现,直通型迷宫密封中气体泄漏过程是膨胀吸热过程,膨胀过程指数随相邻压缩腔压差的增大而减小;泄漏是由透气流与相邻迷宫槽间的二维泊肃叶流共同作用形成的,透气效应随相邻压缩腔压差的增大而更加明显;用黏性流动理论求解泄漏量具有较高的计算精度。

间隙宽度对类迷宫密封性能的影响

类迷宫密封由于其结构的特殊性,内部流体流动也有别于迷宫密封。利用FLUENT软件分析密封间隙对类迷宫密封性能的影响,并与传统迷宫密封内部流场进行对比。结果表明:在同等尺寸条件下,类迷宫密封湍流流体流动在槽向上比迷宫密封明显,在研究类迷宫密封时槽向流动不可忽略;间隙宽度对泄漏特性影响较大,随着间隙宽度的增大,流体速度降低,节流效应减弱,泄漏量增大。

迷宫式活塞压缩机迷宫密封及结构分析

通过对各类迷宫式活塞压缩机结构分析和密封机理探讨，提出了保证迷宫密封的先决条件，并对所研制的迷宫活塞式丙烯循环气压缩机的泄漏损失进行了计算。

迷宫压缩机转速对迷宫泄漏流动影响的研究

利用单列立式迷宫压缩机实验装置,对其迷宫槽内的压力分布进行实时采集,通过对迷宫槽内压力分布的研究,分析了压缩机转速对迷宫(活塞)密封泄漏的影响。

迷宫式压缩机的泄漏特性分析

通过建立迷宫密封的数学模型,提出了一种简化分析的迷宫密封泄漏量计算方法;联立迷宫式压缩机工作过程的数学模型,数值求解预报了迷宫式压缩机的泄漏特性;数值程序应用Visual C++.NET编写,界面直观,通用,计算结果与试验结果的吻合验证了模型和程序的正确性;应用该数值方法着重分析了排气压力,转速等设计参数对迷宫式压缩机泄漏特性的影响,结果表明,增大排气压力会增大迷宫式压缩机的泄漏,而转速的提高可有效降低泄漏,这些结论为迷宫式压缩机的国产化设计和性能优化提供了依据。

直通式封严篦齿内部流动和换热的实验研究

为了研究外界因素对高推动比航空发动机中密封装置性能的影响，介绍了在吸气式内流传热风洞实验台测量了不同雷诺数和不同齿顶厚和齿隙比的工况下对篦齿腔内部流动的影响规律， 并利用该实验台对篦齿顶板表面的换热特性进行了研究． 测量结果说明了在篦齿腔中旋涡的分布及雷诺数变化对旋涡分布的影响．

活塞式制冷压缩机活塞与汽缸间隙迷宫密封的理论研究

对活塞式制冷压缩机工作过程进行了数值模拟,建立了活塞与汽缸迷宫密封的数学模型,分析了泄漏量随活塞与汽缸间隙及迷宫槽间距变化的关系.

往复式压缩机迷宫密封中空腔深度对泄漏量的影响分析

以某大型往复式压缩机中气缸与活塞间的迷宫密封结构为研究对象,以ANSYS Workbench为仿真平台,采用CFD计算流体动力学方法对迷宫密封中不同空腔深度下的密封结构内部流场进行模拟分析,揭示了流固耦合作用下空腔深度变化对迷宫密封性能的影响。分析结果表明:随着空腔深度的逐渐增大,密封空腔内的压力变化更加显著;密封腔壁面变形量呈先增大后逐渐减小再逐渐增大的趋势;泄漏量随空腔深度增加呈现先逐渐下降后急剧上升的趋势,并存在最佳的空腔深度值。

离心式压缩机密封动态特性分析及稳定性评价

稳定性问题是离心压缩机在向高端化方向发展过程中遇到的主要瓶颈,密封间隙内流体周向流动导致的压力在圆周方向不均匀分布是导致失稳的主要原因。采用数值模拟的方法预测密封的动力特性系数,有助于加强对密封机理的理解,实现密封结构的优化进而提高转子的稳定性和设计的可靠性。使用数值模拟的方法,首先基于ANSYS AP-DL语言,开发了参数化程序来构建迷宫密封、孔式阻尼密封及蜂窝密封的几何模型,采用ANSYS CFX软件,计算并比较三种密封的刚度及阻尼等动力学特性参数,研究结果表明孔式阻尼密封及蜂窝密封相对于迷宫密封可以提供更大的刚度和阻尼、且具有较好的密封特性。在此基础上,以孔式阻尼密封为对象,研究比较了不同孔间距,不同孔径的孔式阻尼密封,找到影响阻尼密封动力学参数的基本规律。最后以一台九级合成气压缩机转子为例,比较不同密封对转子稳定性的影响。CFD计算的结果预测了密封的动力特性以及密封结构参数对转子动力学特性的影响,可以指导密封的设计和压缩机改造,综合考虑性能和制造成本,实现优化设计。

直通式蓖齿封严特性的实验研究

用实验方法研究了直通式直齿和直通式斜齿在不同的齿类厚度与封严间隙比、齿数和流向的条件下,泄漏量随蓖齿前后压力比的变化规律。得到了几个有价值的结论,提出了计算其泄漏量的经验公式。计算结果与实验数据吻合良好。