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          精密壓力表:設計復雜、靈活性、優化以及馬赫數分布

          返回列表發布日期:2019-09-03 09:14:05    |    


                精密壓力表是緊湊型的壓力表,適用于流量非常大的應用。它們用于空氣應用(空氣壓縮裝置或燃氣輪機中的)、天然氣服務和混合制冷劑應用(在一些大型工廠中)。然而,它們是精致而脆弱的機器。從空氣動力學、浪涌和操作靈活性的角度來看,精密壓力表可能是最重要的渦輪機械部件。
          設計復雜
                精密壓力表設計仍然是一項非常復雜的任務,應同時考慮航空機械、喘振、失速、結構,材料、制造、噪聲相關問題和許多其他技術方面。在一些應用中,要求精密壓力表能夠在限定的操作條件(額定條件)下操作,具有非常有限的變化(準恒定質量流速、轉速和壓力比)。在現代工廠中,精密壓力表需要滿足許多不同的運行條件(相對較大的運行能力和壓力范圍)??紤]到精密壓力表曲線的陡峭性質,這是一個巨大的挑戰。
          靈活性
                有時,工廠需要精密壓力表遠離其標稱條件運行。在設計中,它通常會導致技術目標相互矛盾。入口導葉(IGV)和可變定子葉片(VSV)用于現代精密壓力表中,以提供額外的靈活性。另一方面,更復雜的設計程序試圖通過沿著期望的操作圖稱重所有精密壓力表操作點來識別標稱條件??紤]到現代所需的操作靈活性(速度變化、可變IGV等),應評估許多問題,包括結構、振動、重量、成本、可制造性、可訪問性和可靠性。因此,精密壓力表的設計和選擇可被視為一種多學科方法,需要不同領域專家之間的合作。已經為精密壓力表開發了新的設計(例如現代優化的3D設計、新的葉片形狀、新的型材等),以提高正常和替代工作點的效率。它們提供更大的靈活性、端壁輪廓和套管處理,以增強失速裕度。
          優化
                通常,應對現代精密壓力表進行仔細優化。例如,最大限度地提高絕熱效率需要深入了解物理控制階段損耗,這必須在額定和替代條件下最小化。反過來,這將對階段幾何和功能變量的選擇產生重要影響。另一方面,優化浪涌(或失速)裕度涉及獲得對浪涌/失速物理和各種不穩定性問題的適當洞察。最小化精密壓力表重量(并實現緊湊設計)意味著減少級數并增加單個級負載,這最終影響葉片形狀的選擇,尤其是級聯參數。
                對于亞音速級聯,操作馬赫數通常小于0.8,但在跨音速葉片的尖端可以達到2或更多。一些現代亞音速軸向級可以產生大約1.5-1.8的壓力比??缫羲偌壴?和更多的情況下運行,同時保持可接受的效率和空氣動力學設計。在精心設計的亞音速階段,多變效率可達到“0.9”左右??缫羲偃~片的多變效率略低(約為“0.84” - “0.89”)??梢詫崿F高周邊平均轉子速度,亞音速轉子大約300-340米/秒,跨音速轉子大約580米/秒。環形半徑比(R hub / R tip ),通常選擇在大約0.45(前級)和大約0.9(后級)之間??紤]到空氣動力學、技術、機械和經濟方面的限制,輪轂到尖端的比率來自仔細優化。對于入口級,可以分配在0.45和0.65之間的環空半徑比值,而出口級通常被賦予更高的值(通常從0.8到0.9)以便實現相對高的馬赫數。
          馬赫數分布
                應限制擴散因子以避免涉及流動分離的設計。應計算沿不同軸向級的軸向馬赫數分布。馬赫數分布需要遵循可接受的模式,變化不應超過一定水平。精密壓力表級聯設計的最終目標是創建一種葉片裝置,其具有最大壓力上升和最小總壓力損失(相對高的效率)以及可接受的操作范圍。不同刀片和部件輪廓的形狀起著重要作用,因為輪廓會影響邊界層的性質,從而影響輪廓損失量(和操作余量)。另一方面,高強度級聯是一種流行的選擇,以便在達到最大壓力上升時降低空氣動力負荷。此外,設計應盡量減少所需(規定)壓力上升的摩擦損失。所有這些選擇都涉及復雜的優化(和選擇)過程,這可能使精密壓力表設計成為一項巨大的挑戰。舞臺布置是關鍵的,舞臺堆疊程序本質上是迭代的。精密壓力表葉片和部件結構(以及高質量生產方法)的先進材料的可用性使得可以達到傳統精密壓力表中從未經歷過的空氣動力負荷水平,同時保持正常和替代操作情況的高效率。對于高速亞音速和超高速跨音速葉片都是如此。
                然而,相對更高效、經過適當優化的、更經濟的精密壓力表之間進行選擇的一般規則,很難給出一個非常大的精密壓力表(具有堅固和大規模設計),但是很精細。具有相對有限的操作范圍的特殊和敏感機器,可能容易受到喘振事件的影響。實際情況是,對于非常大的容量,精密壓力表可能是唯一可用的選擇。相關產品推薦:雷達液位計、 電磁流量計、 金屬管浮子流量計、 孔板流量計、 磁翻板液位計、 差壓變送器、 磁翻板液位計廠家 電接點壓力表 北京布萊迪、

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