学士学位论文
申请人：
指导教师：教授
论文题目：离心压缩机初步设计方案及其校核计算
学生姓名：
指导教师：
摘要
离心压缩机被广泛用于石油、化工和冶金等领域，在整个工业生产中占据核心位置，是国民经济中的重大关键设备之一。大型离心压缩机设计开发、生产制作难度大，技术含量高，是衡量一个国家的重大装备制造业发展水平的标志性设备之一。离心压缩机的叶轮是压缩机中的核心部件，其运转的安全性对整个机组的安全可靠运行有着至关重要的影响，而叶轮是离心压缩机中唯一给气体做功的部件，叶轮的效 率高低直接决定了整机的效率水平，也决定了离心压缩的经济性和适用性。因此，离心压缩机叶轮的强度计算和流动性能计算越来越受到重视，两者均成为离心压缩机设计过程中不可或缺的重要环节。
本文的研究对象为大化肥用离心压缩机，主要进行了以下几方面工作：首先，根据给定的进出口参数和工质，采用效率法对压缩机进行设计，得出其主要结构及其设计参数，并逐级进行气动计算。然后，对已设计投入生产的离心压缩机（非本文设计）的低压缸首级叶轮模型使用商业软件ANSYS进行强度校核和振动模态分析。最后，对低压缸首级叶轮模型使用商业软件NUMECA进行流动性能分析。 关键词：离心压缩机；效率法设计；强度分析；振动模态；流动性能分析
I
Title:Preliminary Design and Checking Calculation of Centrifugal Compressor name:Xiwen Yin
Supervisor: Prof. Lijun Liu
ABSTRACT
Centrifugal compressor which is widely used in petroleum, chemical industry and metallurgy and other fields, is one of the large key equipment in the national economy as a core part in the whole ind
ustrial production. The design，research and production of large centrifugal compressor with high technical has much difficulties, and it is a major iconic equipment which measures the level of development of equipment manufacturing industry. The impeller is the core component of the compressor, the operation safety has a vital influence for whole machine. Besides, because it is the only components which do work to the gas, the efficiency of the impeller directly determines the efficiency of the level of whole machine, also determines the economy and applicability of the centrifugal compression. Therefore, strength calculation and flow performance calculation of the impeller in centrifugal compression is more and more important, and both become the indispensable important procedure in the process of centrifugal compressor design.
The research object of this paper is the large chemical fertilizer centrifugal compressor, mainly in the following several aspects work: first of all, according to the given parameters of imports and exports and the parameters of working medium, using the efficiency method makes preliminary design for the compressor, obtaining the main structure and its design parameters, and the aerodynamic calculation step by step. And then making the intensity and the vibration modal analysis for the centrifugal compressor impeller (not designed in this paper) using the commercial software ANSYS. In the last part performance analysis of the first impeller of the low pressure cylinder has bend done using the commercial software NUMECA .
KEY WORDS: Centrifugal compressor; Efficiency method; Static structural; Vibration modal analysis; Analysis of flow performance
II
目录
1 绪论 (1)
1.1 课题研究背景及意义 (1)
1.2 大化肥离心压缩机的研究现状 (2)
1.3 本文的主要工作 (2)
2 离心压缩机的初步设计 (4)
2.1 效率法设计概述 (4)
2.1.1 气动设计方法概述 (4)
2.1.2 气体流动基本方程 (4)
2.1.3 气体的压缩过程和压缩功 (6)
2.1.4 气体的参数在级中的变化 (7)
2.1.5 设计任务概述 (8)
2.2 低压缸设计 (8)
2.2.1 设计任务说明 (8)
2.2.2 方案设计 (8)透平式压缩机
2.2.3 逐级详细计算 (15)
2.3 高压缸设计 (16)
2.3.1 设计任务说明 (16)
2.3.2 方案设计 (17)
2.3.3 逐级详细计算 (24)
2.4 设计结果综述 (25)
2.5 本章小结 (26)
3 离心叶轮强度校核 (27)
3.1 强度校核的基本理论 (27)
3.1.1 弹性力学控制方程 (27)
3.1.2 弹性有限元方法 (29)
3.1.3 模态分析基础 (31)
3.2 有限元法简介及ANSYS软件简介 (32)
3.2.1 有限元法简介 (32)
3.2.2 ANSYS软件简介 (32)
3.3 分析模型 (33)
3.4 叶轮的静强度分析 (33)
III
3.5 叶轮的模态分析 (34)
3.6 本章小结 (37)
4 离心叶轮内部流动分析 (38)
4.1数值计算的基本理论 (38)
4.1.1流动控制方程 (38)
4.1.2湍流模型 (39)
4.1.3控制方程的离散 (40)
4.1.4边界条件 (41)
4.2网格生成 (41)
4.2.1叶轮几何模型 (41)
4.2.2网格生成 (42)
4.3叶轮的内部流动分析 (43)
4.3本章小结 (48)
5 总结 (49)
参考文献 (50)
附录 (51)
致谢 (98)
IV
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