透平膨胀机叶轮耦合应力的强度有限元分析

根据透平膨胀机的工作原理,基于有限元分析理论,对透平膨胀机的主要部件叶轮进行了结构、温差和气动力耦合作用的强度分析,采用三维实体建模的方法,以叶轮的实际工况为输入条件,通过ANSYS有限元分析软件计算得到了离心力、温差应力和气动力共同作用下的叶轮应力应变分布状况,并对叶轮的安全性进行了校核分析。计算结果表明,气动力载荷使得离心力、温差应力作用时产生的应力应变有减小的趋势。所以,同时考虑离心力、温差应力及气动力耦合作用的叶轮应力应变值更符合叶轮的实际情况。     

小型透平膨胀机的性能改进研究

研究了小型透平膨胀机的效率计算和主要能量损失,分析了影响其效率的因素;并提出了提高小型膨胀机效率,增强其制冷效果的基本途径。     

基于UG透平叶轮数字化建模的研究

介绍了复杂自由曲面零件——透平叶轮数字化建模的思路。分析了叶轮建模的具体要求和步骤,研究了基于典型CAD/CAM软件UG的整体叶轮实体造型方法,详细论述了从叶片数据的获得、处理,叶片边缘线及截面轮廓的生成和修改及拟合成光滑的叶片实体等过程,指出叶轮造型的具体思路、重点、难点问题及解决方法,在此基础上加工出的叶轮已应用在透平膨胀机的自主研发中。     

叶顶间隙对离心叶轮气动性能影响研究

使用非结构化网格上的有限体积法,数值研究一半开式离心压缩机叶轮的内部流场、气动性能随叶顶间隙的变化规律。对原始叶轮相对间隙α=1．8％,数值计算所得到的气动性能参数与实验值符合非常好;对大范围叶顶相对间隙α=0．9％。7．0％内6种不同叶顶间隙下该叶轮的气动性能进行数值预测,随着叶顶间隙增大,离心叶轮气动效率、压比及转矩均降低,但变化曲线与线性函数相距甚远,呈现出典型的双平台变化关系。对所研究模型,综合考虑气动及强度振动因素,叶顶相对间隙最佳值取为2．6％,计算结果对离心压缩机设计具有一定的工程指导意义。     

用于轴流风机的轴流叶轮气动性能试验研究

参照GB/T 1236—2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》,对同一台轴流风机的5种轴流叶轮分别进行了气动性能试验,通过对比5种轴流风机的气动性能试验数据进行分析,研究了单级轴流叶轮的叶片角度和叶片数对其性能参数的影响,得出了全压、风量、效率随叶片角度和叶片数改变的变化规律,试验结果表明:在最高效率工况条件下,首先对比相同叶片角度,不同叶片数的第一组试验系列,得出叶片数Z=6时,风量最大,功率最小。然后在相同叶片数,不同叶片角度的第二组试验系列,得出Z=6,β=38°时,风量最大,全压最大,功率最大,全压效率居中,因此得出应用于新型轴流式灭火风机的轴流叶轮最佳叶片数和叶片角度的组合。     

叶轮进口宽度对液力透平性能的影响

针对叶轮进口宽度对液力透平性能影响规律的认识不足问题,建设了一开式液力透平实验台,对一单级液力透平进行了实验研究,得到了该比转速液力透平的外特性曲线。采用结构化网格技术对液力透平进行了全流场数值计算与分析,数值与实验相结合,验证了数值计算的准确性。对不同进口宽度透平叶轮的数值计算结果分析表明,随着透平叶轮进口宽度的增加最高效率点向大流量偏移,大流量时的效率逐渐增加;对于一定几何参数组合的液力透平,存在最佳叶轮进口宽度使液力透平最优工况点效率最高;透平的流量扬程曲线随叶轮进口宽度的增加变得更加平坦;透平的轴功率变化相对较小。     

透平膨胀机的失效分析

根据透平式膨胀机气体轴承的工作原理,针对空分装置透平膨胀机组在实际运行中的振动和轴承烧损情况进行分析,提出故障的处理方法和改进措施。     

氦气体轴承透平膨胀机研制

根据氦制冷系统的要求设计氦透平膨胀机,按透平膨胀机的整体热力性能及机械性能进行多目标优化方法设计,对氦透平膨胀机的结构形式、热力性能进行优化设计。对传统的 Riccati 传递矩阵法改进推导进行临界转速求解,提出一种切向进气的静压气体轴承结构形式,通过设置回气孔和轴向排气孔,提高主轴的失稳转速。通过现场氦气试车,氦透平膨胀机运转平稳,热力性能优异,表现出良好的整机性能,完全达到了氦制冷系统的设计要求。     

透平膨胀机的最佳工况与调节

本文通过对空分用透平膨胀机工况及特性曲线的分析,探讨了透平膨胀机各参数的关系和相互影响因素,并给出了利用特性曲线来调节膨胀机制冷量的方法。     

透平膨胀机气体静压轴承的修复

介绍了PLN-6/4-0.25型透平膨胀机气体静压轴承在生产运行中常见的故障,在作业现场采取了合理的修复措施和切实可行的修复方法,消除了故障的根源,大大减少了停机次数,保证了生产正常运行。     

带透平膨胀机的跨临界CO2制冷循环热力性能研究

为提高跨临界CO2制冷循环的性能,提出了冲动式透平膨胀机(ITE)改进方案,该方案可以在回收膨胀功的同时实现双级压缩,对相应的制冷循环进行了热力学性能研究,获得了该循环最佳高压压力、最佳中间压力以及COP的变化规律.结果表明:当蒸发温度从-10℃变化到15℃,气体冷却器出口温度从30℃变化到50℃时,改进ITE制冷循环...     

透平膨胀机气体静压轴承的修复

介绍了PLN－6／4－0．25型透平膨胀机气体静压轴承在生产运行中常见的故障，在作业现场采取了合理的修复措施和切实可行的修复方法，消除了故障的根源，大大减少了停机次数，保证了生产正常运行。     

叶片载荷对半开式离心叶轮气动性能的影响

为提高半开式离心叶轮的气动性能,采用数值模拟及分析方法对三种叶片载荷分布的叶轮在不同叶顶间隙下的流动特征及性能参数影响进行了量化对比,结果表明:载荷分布形式与叶顶间隙值对叶轮气动性能有影响,当载荷前置时,叶轮性能受间隙的影响最小;叶顶间隙引起的泄漏量对叶轮性能影响不明显;叶轮流道中后段的流动性能更易受载荷、叶顶间隙值等因素的影响,导致效率下降。     

中压低温透平膨胀机轴封封严特性研究

采用现代计算流体力学方法对PT1230中压低温透平膨胀机轴封内的三维定常黏性流场进行数值模拟,研究4种齿形(矩形齿、勾形齿及齿距不同的2种三角形齿)、3种进排气稳压结构共计12种密封方案的封严特性和流场细节。研究结果表明:密封齿的齿形对泄漏量的影响很大,其中齿距较大的三角形齿由于其具有较大的密封腔室,节流膨胀充分,密封性能最强,但是增加了密封的轴向长度;齿封的密封效果主要依赖于齿尖和外端壁的节流间隙,缩短该间隙,齿尖区域的压力梯度增大,密封效果增强;研究的4种齿形中,采用单进单出式的进排气方式时泄漏量最小,采用单进双出且排气口接近进气口的进排气方式时泄漏量最大。研究结果为合理地设计轴封开口位置、选择适宜的轴封长度,为改善密封效果提供了参考。     

大直径膨胀机铝叶轮热处理工艺研究

研究了热处理工艺对6A02变形铝合金的组织和力学性能的影响。结果表明,钎焊6A02铝叶轮在525℃保温2 h,30℃温水淬火处理,160℃保温10 h时效处理后,可以获得较高的抗拉强度和较理想的断后伸长率。在叶片铣制后增加一道中间时效处理,有效地控制了叶轮的变形、开裂。在此基础上确定了适用于该产品的热处理工艺规范,经实践证明该工艺合理可行。     

透平膨胀机叶轮多轴加工方法研究

针对透平膨胀机叶轮叶片薄、扭曲大,叶片间隔小,形状复杂等特点,对其多轴加工过程进行了详细的分析,研究并试验了叶轮多轴加工方法,有效的解决了加工过程中的问题;首先对叶轮毛坯的编程与加工、定位与装卡,五轴加工机床的选择以及叶轮CAM设置等工艺过程进行了合理的设置,然后对整个工艺过程进行了多次实践验证,最终实现了优化叶轮加工过程,提高加工效率的目的;目前这一技术已成功运用到多种整体叶轮的加工,并获得了良好的效果。     

工业尾气透平膨胀机轮盘组装配工艺探讨

介绍了工业尾气透平膨胀机轮盘组的结构,根据叶片在轮盘上的位置精度要求,采用具体的装配方法,总结出叉型叶根结构轮盘组的装配经验.     

透平式涡轮气动潜水泵的研制

介绍了所研制的透平式涡轮气动潜水泵的结构、使用特点、工作原理及其设计方法,并给出了该泵与国内外同类型泵性能参数的比较。     

叶轮外径对前弯型液力透平性能的影响*

为研究前弯型叶轮外径对液力透平水力性能的影响,进行试验,获得了液力透平外特性数据,与计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)的结果进行对比分析,发现两者结果十分接近,验证了CFD模拟的准确性。利用CFD技术获得了215 mm、235 mm和255 mm叶轮外径液力透平的外特性曲线,发现随叶轮外径的增加,高效点向大流量区域偏移,在大流量区域,扬程大幅下降,轴功率小幅提升,效率有较明显提升,在小流量区域,扬程上升,轴功率略微下降,效率下降明显。对215 mm、235 mm和255 mm外径叶轮的速度场分析,发现随叶轮外径的增加,叶轮与蜗壳基圆之间的循环流量逐渐减小,流动状态得到明显改善,叶轮内水力损失也有较为明显的减小。利用理论公式推测改变了叶轮外径后的液力透平的高效点参数,发现普遍高于CFD模拟结果,分析产生差值的可能原因。对液力透平的轴功率、扬程进行理论分析,探讨其随叶轮外径增加的变化趋势。