导航：首页> 液体变容式机械；液体泵或弹性流体泵>一种基于多变功直接积分的超临界二氧化碳压缩机的设计方法

一种基于多变功直接积分的超临界二氧化碳压缩机的设计方法

文献发布时间：2023-06-19 19:23:34

技术领域

本发明属于超临界二氧化碳压缩机设计领域，尤其是一种基于多变功直接积分的超临界二氧化碳压缩机的设计方法。

背景技术

在超临界二氧化碳压缩机设计过程中，多变功的计算是始终无法绕过的难题，尤其是对于压缩机入口状态接近二氧化碳临界点时，现有的多变功计算方法大多会因计算发散而失败，因此多变功计算方法的精确性、收敛性及耗时直接决定了压缩机设计的可靠性及优越性。

目前，现有的多变功计算方法精确度不高，特别是在压缩机入口接近二氧化碳临界状态(32℃及7.6MPa)时，不能够给出精确的计算结果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于多变功直接积分的超临界二氧化碳压缩机的设计方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明将多变功的积分过程分解为多个离散段上压差与平均比体积的乘积并求和过程，从而随着离散段个数的逐步增大，可以获得任意精度的多变功数值解，详细过程如下：

一种基于多变功直接积分的超临界二氧化碳压缩机的设计方法，包括以下步骤：

(1)将多变功计算过程分解为多个离散段上静压差和比体积的乘积并求和过程，在离散段数逐渐增大过程中，得到多变功数值解，将所述多变功数值解作为在实数域上的柯西点列，柯西点列收敛后得到多变功的精确解；

(2)基于多变功的精确解，设计超临界二氧化碳压缩机。

进一步的，步骤(1)中包括以下操作：

基于压缩机入口in-in截面参数、出口静压p

基于压缩机叶片入口1-1截面参数、压缩机叶片出口2-2截面速度c

基于压缩机整级入口0-0截面参数、压缩机整级出口7-7截面面积A

基于扩压器入口截面3-3、扩压器损失hl

计算弯道4-5过程及回流器5-6过程的出口截面参数。

一种基于多变功直接积分的超临界二氧化碳压缩机的设计方法，基于压缩机入口in-in截面参数、出口静压p

(2.1)预设初始离散段数n

(2.2)根据每个离散点静压p

(2.3)计算各段多变压缩功

其中

(2.4)计算各段静焓增dh

(2.5)将比体积v

(2.6)重复2.3～2.5，循环计算直至|dWp

(2.7)令n

一种基于多变功直接积分的超临界二氧化碳压缩机的设计方法，基于压缩机叶片入口1-1截面参数、压缩机叶片出口2-2截面速度c

3.1、计算压缩机叶片出口2-2截面总焓值H

3.2、预设初始离散段数n

3.2、根据每个离散点静焓值h

3.3、计算各段静压差

3.4、通过各点静焓值h

3.5、将比体积v

3.6、重复3.3～3.5循环计算直至|p

3.7、令n

进一步的，根据压缩机叶片出口2-2截面静压值

一种基于多变功直接积分的超临界二氧化碳压缩机的设计方法，基于压缩机整级入口0-0截面参数、压缩机整级出口7-7截面面积A

4.1、将压缩机整级入口0-0截面比体积作为压缩机整级出口7-7截面比体积初值，即v

4.2、计算压缩机整级出口7-7截面总焓、速度、静焓及静焓增H

4.3、预设初始离散段数n

4.4、根据每个离散点静焓值h

4.5、计算各段静压差

4.6、通过各点静焓值h

4.7、将比体积v

4.8、重复4.2～4.7循环计算直至|p

4.9、令n

进一步的，根据压缩机整级出口7-7截面静压值

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种基于多变功直接积分的超临界二氧化碳压缩机的设计方法，本发明提出的多变功算法最为符合多变功黎曼积分的原始定义，通过将多变功计算过程分解为多个离散段上静压差和比体积的乘积并求和过程，在离散段数逐渐增大过程中，得到的多变功数值解可以视为在实数域上的柯西点列，柯西点列收敛后便得到实际多变功的精确解；相对于现有的多变功计算方法，本发明提出的多变功计算方法在压缩机入口接近二氧化碳临界状态(32℃及7.6MPa)时，仍然能够给出精确的计算结果。基于此结果设计超临界二氧化碳压缩机更加精确。

附图说明

图1为本发明的超临界二氧化碳压缩机的截面图。

其中：1-1-压缩机叶片入口；2-2-压缩机叶片出口；1-2-压缩机叶片入口至压缩机叶片出口的压缩过程；0-0-压缩机整级入口；7-7-压缩机整级出口或下一级压缩机入口；3-3-扩压器入口截面；4-4-扩压器出口；4-5-弯道；5-6-回流器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明提出了一种基于多变功直接积分的超临界二氧化碳压缩机的设计方法。相对于压缩机现有多变功算法，本发明的优点为：

1)相对于目前现有的多变功计算方法，本发明提出的算法最为符合多变功黎曼积分的原始定义，通过将多变功计算过程分解为多个离散段上静压差和比体积的乘积并求和过程，在离散段数逐渐增大过程中，本算法得到的多变功数值解可以视为在实数域上的柯西点列，柯西点列收敛后便可以得到实际多变功的精确解；

2)相对于现有的多变功计算方法，本发明提出的多变功计算方法在压缩机入口接近二氧化碳临界状态(32℃及7.6MPa)时，仍然能够给出精确的计算结果。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：