[发明专利]一种扩压器叶片设计方法、扩压器叶片、扩压器、离心压缩机

说明书

本发明提供一种扩压器叶片设计方法、扩压器叶片、扩压器、离心压缩机，其中，一种扩压器叶片设计方法，采用将叶轮出口处叶片分为N个不同的小区域，在每个小区域上取相应参数的平均值进行计算，得出每一个小区域的扩压器叶片进口处气流流入角，将每一个扩压器叶片进口处气流流入角与扩压器叶片分成的N个小区域一一对应，从而计算出每个扩压器叶片的小区域内的扩压器叶片的叶型，最后沿轮盖到轮毂方向连接各小区域的叶型得到三元流扩压器叶片，本发明实现了将二元流叶片变为三元流叶片，减轻了冲击损失，减少了涡旋的产生，降低能量损失，提高了压缩机整体效率。

技术领域

本发明涉及离心压缩机技术领域，具体涉及一种扩压器叶片设计方法、扩压器叶片、扩压器、离心压缩机。

背景技术

离心压缩机是石化、冶金等过程工业的核心装备，在国民经济中发挥着极其重要的作用。特别是近年来，大型煤化工、天然气储运、深海油气开采等能源领域的发展，使得其重要性更加突出。

离心压缩机的扩压器主要作用是将从压缩机叶轮流出后的流体动能转化为静压力，同时还可以延缓流体分离从而扩大叶轮的工作范围。扩压器有有叶与无叶区分，有叶扩压器工作效率高，具有可以设定气流流向角度以及通过增加半径以增加减速扩压，从而达到扩压能力。

对于离心压缩机而言，叶片扩压器的相关参数是由叶轮出口参数决定的，压缩机内部流场极其复杂，按设计目标，期望流体流出叶轮时的方向即为叶轮出口安装角的方向，然而实际上，在叶轮带动流体做旋转运动时，在叶轮出口处，流体的实际流出方向相对叶轮出口安装角有一定偏差，一般是气流旋转落后于叶轮旋转，这种现象称为流体流动的滞后性，并且，这个偏差值沿轮盖到轮毂方向上是不断变化的。由于流动的复杂性、流体的滞后性等因素，叶轮出口处，沿轮盖到轮毂方向，流体实际流出角度的变化难以精确计算。

目前扩压器叶片在设计时，多是取一个叶轮出口处的平均参数，然后推算出扩压器的进口气流角，进而来确定一个扩压器进口安装角，然而实际上叶轮出口处，从轮盖到轮毂方向上的每一个小微段上，出口气流参数都是变化的，而目前通常采用的叶片扩压器大多为二元叶型，只能使不同的进口气流角与一个固定的扩压器叶片进口安装角相匹配，导致扩压器叶片进口处存在一定的冲击损失，导致压缩机效率降低。

发明内容

因此，本发明提供一种扩压器叶片设计方法、扩压器叶片、扩压器、离心压缩机，能够克服现有技术中扩压器叶片进口处存在一定的冲击损失，导致压缩机效率降低的缺陷。

为了解决上述问题，本发明提供一种扩压器叶片设计方法，离心压缩机包括叶轮和扩压器，所述叶轮包括轮盖和轮毂，所述扩压器包括扩压器叶片，具体设计方法包括：

步骤一：获取所述叶轮的三维几何模型；

步骤二：将叶轮出口处叶片沿轮盖到轮毂方向分为N个小区域，利用公式(1)-(8)进行计算，得出每一个小区域内的扩压器叶片进口安装角β_3An，其中N的取值为大于等于2的正整数，公式如下：

β_3An＝β_3n+Δβ_3n      (8)

其中：

c_2rn——第n分处叶轮出口气流径向分速度

q_mn——第n分处叶轮出口质量流量

A_2n——第n分处叶轮出口面积