一种带有冷却通道的有叶扩压器压气机
阅读说明:本技术 一种带有冷却通道的有叶扩压器压气机 (Compressor with blade diffuser and cooling channel ) 是由 陈化 王宇 于 2021-09-07 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种带有冷却通道的有叶扩压器压气机,包括:蜗壳、挡热板和扩压器叶片,所述蜗壳、挡热板和扩压器叶片中设有连通的流道,所述流道具有进液口和出液口,所述流道内设有冷却介质。本发明提出的一种带有冷却通道的有叶扩压器压气机,设置连通的冷却通道,冷却介质从进液口进入流道,流经蜗壳、扩压器叶片和挡热板后,从出液口离开流道,优化了水冷压气机的结构,同时对压缩空气进行进一步地冷却,降低了压缩空气温度,提高了压气机工作效率。(The invention discloses a vaned diffuser compressor with a cooling channel, comprising: the cooling device comprises a volute, a heat shield and diffuser blades, wherein a communicated flow channel is arranged in the volute, the heat shield and the diffuser blades, the flow channel is provided with a liquid inlet and a liquid outlet, and a cooling medium is arranged in the flow channel. The invention provides a vaned diffuser compressor with a cooling channel, which is provided with the communicated cooling channel, wherein a cooling medium enters a flow channel from a liquid inlet, flows through a volute, diffuser blades and a heat shield and then leaves the flow channel from a liquid outlet, so that the structure of the water-cooled compressor is optimized, compressed air is further cooled, the temperature of the compressed air is reduced, and the working efficiency of the compressor is improved.)
技术领域
本发明涉及压气机领域,尤其涉及一种带有冷却通道的有叶扩压器压气机。
背景技术
随着涡轮增压技术的不断发展以及离心压气机设计水平的不断提高,离心压气机的性能表现正稳步提升。被离心压气机压缩出来的气体的温度变得很高,由此形成的高温传热对离心压气机整体产生了很大的负面影响,例如压气机壳体金属材料抗蠕变能力下降,压气机叶轮因热应力过大而损坏,压气机下游体积变大导致喘振阻力以及压比降低等等,如何降低高温传热对离心压气机整体的影响是需要研究的问题。
发明内容
本发明提供一种带有冷却通道的有叶扩压器压气机,以克服上述技术问题。
一种带有冷却通道的有叶扩压器压气机,包括:蜗壳、挡热板和扩压器叶片,所述蜗壳、挡热板和扩压器叶片中设有连通的流道,所述流道具有进液口和出液口,所述流道内设有冷却介质。
进一步地,所述流道包括依次连通的蜗壳流道、叶片流道和挡热板流道,所述蜗壳上设有所述进液口,所述挡热板上设有所述出液口,所述进液口与所述蜗壳流道连通,所述出液口与所述挡热板流道连通,所述冷却介质从所述进液口进入所述流道,并从所述出液口离开所述流道。
进一步地,所述蜗壳与挡热板之间设有中间件,所述中间件包括蜗壳连接部、挡热板连接部和设于所述蜗壳连接部和挡热板连接部之间的所述扩压器叶片;
所述流道包括依次连通的蜗壳流道、叶片流道和挡热板流道,所述蜗壳连接部与所述蜗壳围成所述蜗壳流道,所述挡热板连接部与所述挡热板围成所述挡热板流道,所述扩压器叶片均设有所述叶片流道,所述叶片流道两端分别与所述蜗壳流道和挡热板流道连通。
进一步地,所述蜗壳流道包括蜗壳连接槽和蜗壳流道腔,所述蜗壳连接槽设于所述蜗壳连接部,所述蜗壳具有蜗壳流道腔,所述蜗壳流道腔的侧壁与所述蜗壳连接槽的侧壁平滑连接;
所述挡热板连接部包括挡热板连接槽,所述挡热板设于所述挡热板连接槽的开口处,并将所述挡热板连接槽封闭。
进一步地,靠近所述进液口的所述叶片流道的截面积小于远离所述进液口的所述叶片流道的截面积。
本发明提出的一种带有冷却通道的有叶扩压器压气机,设置连通的冷却通道,冷却介质从进液口进入流道,流经蜗壳、扩压器叶片和挡热板后,从出液口离开流道,优化了水冷压气机的结构,同时对压缩空气进行进一步地冷却,降低了压缩空气温度,提高了压气机工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中公开的一种带有冷却通道的有叶扩压器示意图;
图2是本发明实施例1中公开的一种带有冷却通道的有叶扩压器俯视图;
图3是本发明实施例1中公开的一种带有冷却通道的有叶扩压器剖视图;
图4是本发明实施例2中公开的一种带有冷却通道的有叶扩压器去掉挡热板的剖视图;
图5是本发明实施例2中公开的一种带有冷却通道的有叶扩压器具有挡热板的剖视图;
图6是本发明实施例2中公开的一种带有冷却通道的有叶扩压器主视图;
图7是图6中S-S视角的剖视图;
图8是图6中U-U视角的剖视图;
图9是图6中W-W视角的剖视图;
图10为本发明实施例2中公开的中间件结构示意图;
图11为压气机扩压器叶片未开孔时,扩压器叶片附近流场总温分布图;
图12为本发明实施例2中公开的具有冷却通道的有叶扩压器压气机,叶片附近流场总温分布图;
图13为压气机扩压器叶片未开孔时,压气机蜗壳出口温度分布图;
图14为本发明实施例2中公开的具有冷却通道的有叶扩压器压气机,压气机蜗壳出口温度分布图;
图15为扩压器叶片不开孔的压气机与扩压器叶片开孔的压气机,在不同质量流量下的离心压气机等熵效率对比图。
附图标号说明:
1、蜗壳;11、蜗壳流道腔;2、挡热板;3、扩压器叶片;4、流道;41、蜗壳流道;42、叶片流道;43、挡热板流道;44、蜗壳连接槽;5、进液口;6、出液口;7、中间件;71、蜗壳连接部;72、挡热板连接部;73、挡热板连接槽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
图1是本实施例中公开的一种带有冷却通道的有叶扩压器示意图,图2为俯视图,图3为图2中P-P视角的剖视图,本发明公开的带有冷却通道的有叶扩压器压气机,包括:蜗壳1、挡热板2和扩压器叶片3,所述蜗壳1、挡热板2和扩压器叶片3中设有连通的流道4,所述流道4具有进液口5和出液口6,所述流道4内设有冷却介质。
所述流道4包括依次连通的蜗壳流道41、叶片流道42和挡热板流道43,所述蜗壳1上设有所述进液口5,所述挡热板2上设有所述出液口6,所述进液口5与所述蜗壳流道41连通,所述出液口6与所述挡热板流道43连通,所述冷却介质从所述进液口5进入所述流道4,并从所述出液口6离开所述流道4。
本实施例中,叶片流道42的截面形状与叶片截面形状相同,除此之外,还可设置为圆形、椭圆形、矩形以及其他不规则形状。
本发明提出的一种带有冷却通道的有叶扩压器压气机,设置连通的冷却通道,冷却介质从进液口进入流道,流经蜗壳、扩压器叶片和挡热板后,从出液口离开流道,优化了水冷压气机的结构,同时对压缩空气进行进一步地冷却,降低了压缩空气温度,提高了压气机工作效率。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是,如图5所示,所述蜗壳1与挡热板2之间设有中间件7,如图4所示,所述中间件7包括蜗壳连接部71、挡热板连接部72和设于所述蜗壳连接部71和挡热板连接部72之间的所述扩压器叶片3;
如图6-10所示,所述流道4包括依次连通的蜗壳流道41、叶片流道42和挡热板流道43,所述蜗壳连接部71与所述蜗壳1围成所述蜗壳流道41,所述挡热板连接部72与所述挡热板2围成所述挡热板2流道,所述扩压器叶片3均设有所述叶片流道42,所述叶片流道42两端分别与所述蜗壳流道41和挡热板流道43连通。
所述蜗壳流道41包括蜗壳连接槽44和蜗壳流道腔11,所述蜗壳连接槽44设于所述蜗壳连接部71,所述蜗壳1具有蜗壳流道腔11,所述蜗壳流道腔11的侧壁与所述蜗壳连接槽44的侧壁平滑连接;
所述挡热板连接部72包括挡热板连接槽73,所述挡热板2设于所述挡热板连接槽73的开口处,并将所述挡热板连接槽73封闭。
中间件7与蜗壳1之间具有密封件,保证蜗壳内腔与流道之间隔绝,同样的,中间件7与隔热板2之间,也设有密封件。隔热板2于蜗壳之间通过螺栓连接,并且隔热板2将中间件7紧紧压在蜗壳1上,使蜗壳流道腔11与蜗壳连接槽44围成蜗壳流道41。
靠近所述进液口5的所述叶片流道42的截面积小于远离所述进液口5的所述叶片流道42的截面积。冷却介质从进液口5进入流道内,保证所有叶片内的叶片流道42内均充满冷却介质,如图5所示,进液口5和出液口6分别设置在压气机的两侧,保证冷却效果。
本实施例中,选用25℃的水作为冷却介质,进行试验。如图11、图12所示,图中颜色越深,表示温度越高,未设置流道的有叶扩压器压气机叶的扩压器叶片附近流场总温较高,与本实施例中设置流道的扩压器相比,未设置流道的扩压器总温明显更高。经过测量,设有流道的扩压器叶片附近流场的流体总温下降了大约70℃。
如图13、图14所示,图中颜色越深,表示温度越低,相比于不设置流道的压气机,本实施例中的压气机的流道通25℃的冷却水进行冷却后,压气机蜗壳出口气流的温度有所下降,平均温度降低了0.55℃。
如图15所示,图中横坐标为质量流量(kg/s),纵坐标为等熵效率。相比于不设置流道的压气机,本实施例中的压气机的流道通25℃的冷却水进行冷却后,极限工况下压气机的等熵效率最大提高了0.45%。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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