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負(fù)壓風(fēng)機(jī)價(jià)格_深圳將建最大太陽(yáng)能光伏停車(chē)場(chǎng)半開(kāi)式葉輪線性減小

在需要24小時(shí)照明的地下車(chē)庫(kù),一次性投資幾十萬(wàn)元,就能獲得免費(fèi)使用20年的太陽(yáng)能照明系統(tǒng),節(jié)約用電近5500萬(wàn)度。在高交會(huì)上,深圳華僑城都市娛樂(lè)投資公司與深圳市均益安聯(lián)光伏系統(tǒng)工程公司正式簽約,將在占地125萬(wàn)平方米的歡樂(lè)海岸項(xiàng)目應(yīng)用均益安聯(lián)自主創(chuàng)新的國(guó)家級(jí)專利項(xiàng)目“太陽(yáng)能光伏”應(yīng)用系統(tǒng),打造一個(gè)深圳最大的太陽(yáng)能停車(chē)場(chǎng),每年可節(jié)約電量270萬(wàn)度,減少碳排放2150噸。

 

 

停車(chē)場(chǎng)采取傳統(tǒng)照明方式耗電量巨大,若采用太陽(yáng)能供電照明,提供能源的太陽(yáng)能電池板總面積僅約600平方米,安裝在園區(qū)購(gòu)物中心屋頂,“一套設(shè)備使用期限是20年,根據(jù)計(jì)算,20年中這套太陽(yáng)能照明系統(tǒng)可以節(jié)電5430萬(wàn)度,減少碳排放4.3萬(wàn)噸。”

 

據(jù)介紹,目前深圳約有地下車(chē)庫(kù)約4000萬(wàn)平方米,每年耗電約達(dá)16億度,如果其中20%采用太陽(yáng)能直流使用LED照明的技術(shù)進(jìn)行改造,每年節(jié)約3.2億度電,減少碳排放約達(dá)250萬(wàn)噸。


離心壓縮機(jī)葉輪頂部間隙對(duì)性能有很大影響，多年來(lái)一直是葉輪機(jī)械研究的難點(diǎn)與熱點(diǎn) [1-7] 。 Hathaway 等人 [3] 、 Gao 等人 [4] 分別采用試驗(yàn)方法和數(shù)值方法研究了 NASA LSCC 半開(kāi)式葉輪的內(nèi)部流場(chǎng)，分析了不同間隙大小對(duì)葉輪性能的影響。 Engin [5] 采用商用軟件 Fluent 研究了不同間隙尺寸對(duì)級(jí)性能的影響。 Backman 等人 [6] 研究了半開(kāi)式葉輪軸向間隙尺寸對(duì)級(jí)性能的影響。 Yoon 等人 [7] 則研究了徑向間隙對(duì)離心葉輪性能、級(jí)性能和級(jí)穩(wěn)定性的影響。

　　因?yàn)殡x心葉輪內(nèi)部流動(dòng)非常復(fù)雜，并且受試驗(yàn)手段的限制，葉頂間隙的研究一般采用數(shù)值方法 [3-5] 。公開(kāi)文獻(xiàn)對(duì)頂部間隙研究中，葉頂間隙一般采用從葉輪進(jìn)口到出口恒定大小的形式 [3-5] 。由于現(xiàn)實(shí)中的安裝問(wèn)題以及運(yùn)行過(guò)程中葉輪和機(jī)殼的熱膨脹和工質(zhì)壓力隨徑向增大，從葉輪進(jìn)口徑向間隙到葉輪出口軸向間隙尺寸的大小通常是變化的。本文采用數(shù)值方法研究了 7 種從葉輪進(jìn)口徑向間隙到出口軸向間隙線性減小葉輪頂部間隙形式半開(kāi)式葉輪的氣動(dòng)性能、出口氣流角、頂隙泄漏量和葉輪損失；同時(shí)為與恒定尺寸葉頂間隙對(duì)比，同時(shí)采用葉輪進(jìn)口徑向間隙和出口軸向間隙尺寸的平均值作為恒定葉頂間隙尺寸進(jìn)行數(shù)值模擬。分析結(jié)果對(duì)了解離心式葉輪頂部間隙形式對(duì)半開(kāi)式葉輪性能的影響提供參考。


1  計(jì)算方法

 

　　計(jì)算采用模型為 NASA LSCC 葉輪 [3] ，為三元直線元素成型半開(kāi)式后向葉輪，基本幾何及流動(dòng)參數(shù)如表 1 所示。計(jì)算采用的從葉輪進(jìn)口徑向間隙到出口軸向間隙尺寸線性降低的分布形式見(jiàn)表 2 ，恒定葉頂間隙計(jì)算頂隙尺寸見(jiàn)表 2 中第 4 行。
 

 

 

表 1 葉輪基本幾何參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)

D 1 /mm

D 2 /mm

b 2 /mm

b 1 /mm

Z

β 2 / （°）

q m0 / （ kg/s ）

n / （ r/min ）

870

1524

141

218

20

35

30

1862

 

表 2 計(jì)算間隙分布形式

葉頂間隙分布

Case A

Case B

Case C

Case D

Case E

Case F

Case G

進(jìn)口徑向間隙 t in /mm

3.85

6.00

8.00

10.0

6.00

8.00

10.0

出口軸向間隙 t out /mm

1.30

1.30

1.30

1.30

2.54

2.54

2.54

平均間隙 t a vg /mm

2.58

3.65

4.65

5.65

4.27

5.27

6.27

無(wú)量綱平均間隙 t avg /b 2 /%

1.825

2.587

3.295

4.004

3.026

3.735

4.443

　　流場(chǎng)計(jì)算采用商用計(jì)算軟件 CFX ，利用葉輪對(duì)稱性，采用單葉道進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算，葉輪上下游適當(dāng)延長(zhǎng)。 NASA LSCC 葉輪設(shè)計(jì)間隙為 2.54mm ，無(wú)量綱間隙為 1.8% 。計(jì)算時(shí)設(shè)計(jì)間隙單葉道網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)總數(shù)約 32 萬(wàn)，改變間隙形式時(shí)間隙尺寸增大，采用了更多網(wǎng)格數(shù)，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)總數(shù)約 42 萬(wàn)。設(shè)計(jì)間隙時(shí)的計(jì)算網(wǎng)格如圖 1 所示。

　　計(jì)算采用理想氣體空氣，對(duì)流項(xiàng)采用高階迎風(fēng)格式；紊流模型采用k-ε兩方程模型，壁面采用 Scalable 壁面函數(shù)法。邊界條件給定如下：進(jìn)口給定總溫總壓邊界條件，出口給定質(zhì)量流量；葉片及輪盤(pán)等固體壁面給定無(wú)滑移壁面邊界條件，機(jī)殼設(shè)定為靜止壁面。計(jì)算收斂判據(jù)設(shè)置為 RMS 殘差小于 5×10-7。

2  計(jì)算結(jié)果分析

2.1　 計(jì)算預(yù)測(cè)性能與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

　　為驗(yàn)證計(jì)算模型，在設(shè)計(jì)間隙時(shí)計(jì)算了 5 種流量工況，分別為設(shè)計(jì)流量的 66.7% 、 83.3% 、 100% 、 117% 和 133% 。按照文獻(xiàn) [3] 中計(jì)算葉輪效率和壓比的位置，采用質(zhì)量流量加權(quán)平均方法對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并考慮輪盤(pán)摩擦損失后 [8] ，預(yù)測(cè)的葉輪多變效率與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如圖 2 所示。在計(jì)算的流量范圍內(nèi)，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果符合較好，說(shuō)明了計(jì)算模型的正確性。

2.2  不同間隙葉輪性能對(duì)比

　　圖 3 和圖 4 給出了設(shè)計(jì)流量下線性減小間隙和恒定間隙葉輪效率和壓比的對(duì)比,通風(fēng)工程報(bào)價(jià)。圖 3 和圖 4 橫坐標(biāo)表示葉輪進(jìn)口徑向間隙和出口軸向間隙平均值除以葉輪出口寬度的無(wú)量綱間隙尺寸，圖 3 縱坐標(biāo)表示葉輪多變效率，圖 4 縱坐標(biāo)表示葉輪出口與進(jìn)口總壓之比；每一個(gè)大寫(xiě)字母代表一種間隙分布，其含義參考表 2 ，菱形代表恒定間隙。

　　圖 3 表明，在相同的流量工況下，間隙平均值增大，線性減小間隙形式和恒定間隙形式的葉輪效率均降低，這與文獻(xiàn) [4-7] 結(jié)論一致。對(duì)于出口軸向間隙較小的 A - D 4 種形式，當(dāng)葉輪進(jìn)口徑向間隙增加，但進(jìn)、出口間隙之比小于 3 時(shí)，葉輪效率下降比較平緩；而進(jìn)、出口間隙之比大于 5 時(shí)，葉輪效率下降速度加快。對(duì)于出口軸向間隙比較大的 E - G 3 種形式，進(jìn)口徑向間隙增加，葉輪多變效率基本線性下降；但下降斜率比葉輪出口軸向間隙較小的 A - D 形式在進(jìn)、出口間隙之比大于 5 時(shí)更為平緩。這就造成了雖然 G 點(diǎn)的平均間隙尺寸大于 D 點(diǎn)，但是 G 點(diǎn)葉輪效率高于 D 點(diǎn)。線性減小間隙與相應(yīng)的恒定間隙相比，除了在 A 和 D 兩種情況，其他 5 種情況線性減小頂隙形式葉輪效率均高于對(duì)應(yīng)的恒定間隙分布形式。

　　圖 4 表明，在流量相同的工況，出口軸向間隙較小的 A - D 4 種形式，進(jìn)口徑向間隙增加，但進(jìn)、出口間隙之比小于 3 時(shí)，與設(shè)計(jì)點(diǎn)相比，壓比有所降低，而后又升高，在進(jìn)口徑向間隙增大到進(jìn)、出口間隙之比為 4.6 時(shí)，壓比達(dá)到最高,生產(chǎn)車(chē)間降溫設(shè)備，而后隨進(jìn)口徑向間隙增加逐漸降低。對(duì)于出口軸向間隙為 2.54mm 的 E - G 3 種形式，隨著葉輪進(jìn)口徑向間隙的逐漸增大，壓比降低； E - G 3 種形式葉輪進(jìn)、出口壓比絕對(duì)值低于 A - D 4 種形式。與效率分布相似，除了 A ，其他 6 種間隙形式均高于對(duì)應(yīng)的恒定間隙葉輪的壓比。

　　從上面分析可知，進(jìn)、出口平均間隙大小對(duì)葉輪效率影響比較大，而對(duì)葉輪壓比影響比較明顯。而葉輪出口軸向間隙對(duì)葉輪壓比的影響比較大，進(jìn)口徑向間隙對(duì)壓比影響較�。贿@與文獻(xiàn) [6] 結(jié)論相符。同時(shí)，除了進(jìn)口徑向間隙和出口軸向間隙相差不大時(shí)，或者相差很大時(shí)之外，從葉輪進(jìn)口到葉輪出口線性減小葉頂間隙形式優(yōu)于從葉輪進(jìn)口到出口恒定間隙形式。

 

2.3  通過(guò)葉頂間隙質(zhì)量流量對(duì)比

　　圖 5 給出了不同間隙分布形式通過(guò)葉頂間隙的泄漏質(zhì)量流量。橫坐標(biāo)表示與圖 3 相同，縱坐標(biāo)表示通過(guò)葉頂間隙的泄漏質(zhì)量流量,負(fù)壓風(fēng)機(jī)維修，圖中各種符號(hào)含義與圖 3 相同。


 

　　可見(jiàn)，無(wú)論出口軸向間隙較小的 A - D 4 種間隙形式，還是較大的 E - G 3 種間隙形式，隨著間隙平均值逐漸增加，通過(guò)葉頂間隙的泄漏質(zhì)量流量線性增加， A 點(diǎn)除外，但是線性變化間隙形式泄漏量低于恒定間隙泄漏量。這說(shuō)明間隙分布形式對(duì)通過(guò)葉頂間隙的泄漏質(zhì)量流量影響較小，泄漏流量主要取決于平均間隙尺寸。

2.4  葉輪出口絕對(duì)氣流角對(duì)比

　　圖 6 為間隙形式 G 、 C 、設(shè)計(jì)間隙和 G 點(diǎn)對(duì)應(yīng)恒定間隙 6.27mm 葉輪出口周向平均絕對(duì)氣流角沿展向分布。圖中橫坐標(biāo)表示從輪轂到機(jī)殼的無(wú)量綱長(zhǎng)度， 0 對(duì)應(yīng)于輪轂， 1 對(duì)應(yīng)于機(jī)殼；縱坐標(biāo)表示葉輪出口氣流方向與徑向的絕對(duì)出口氣流角。

　　從圖 6 可見(jiàn)，在設(shè)計(jì)間隙下葉輪出口沿展向氣流出口絕對(duì)氣流角分布比其他兩種情況更加均勻。對(duì)于 G 所對(duì)應(yīng)的間隙形式，距離輪轂 5 % ～ 45% 的區(qū)域，絕對(duì)氣流角明顯增大，但是低于恒定的 6.27mm 間隙形式；而距離輪轂 55 % ～ 80% 的區(qū)域，絕對(duì)氣流角有所降低。這說(shuō)明平均間隙尺寸增加，線性變化頂隙形式沿展向葉片負(fù)荷分布趨向不均勻，其中距離輪轂 5 % ～ 45% 的區(qū)域的葉輪負(fù)荷增大，而距離輪轂 55 % ～ 80% 的區(qū)域受葉頂泄漏流動(dòng)的影響負(fù)荷降低；恒定間隙時(shí)負(fù) 荷分布更加不均勻。形式 C 與 G 相比， G 在 5 % ～ 45% 的區(qū)域高于 C 點(diǎn)，而 55 % ～ 80% 的區(qū)域 G 稍低于 C 。這必然促進(jìn)葉輪內(nèi)部二次流的強(qiáng)度。

2.5　  葉輪出口損失對(duì)比

　　圖 7 給出了設(shè)計(jì)間隙、 C 、 F 、 4.65mm 和 5.27mm 間隙形式葉輪出口靜熵的分布。葉輪旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閺挠蚁蜃�。從圖 7 可見(jiàn)，壓力面與機(jī)殼之間的角區(qū)靜熵較高，這與文獻(xiàn) [4] 計(jì)算結(jié)果一致。 C 形式和 F 形式相比， F 對(duì)應(yīng)的葉輪出口軸向間隙增大，高靜熵區(qū)域面積增大，靜熵絕對(duì)值增加，葉輪內(nèi)部損失增加；恒定間隙 4.65mm 和 5.27mm 的趨勢(shì)與上面相同。線性減小間隙與相應(yīng)的恒定間隙對(duì)比，恒定間隙葉輪內(nèi)部損失較大。

　

　　

3  結(jié)論

　　進(jìn)口徑向間隙和出口軸向間隙的平均值對(duì)葉輪效率、葉頂間隙泄漏量和葉輪出口損失影響比較大，而對(duì)壓比影響較��；葉輪壓比主要取決于出口軸向間隙。隨著間隙平均值的增加 ，沿展向葉片負(fù)荷分布趨向不均勻，其中距離輪轂 5 % ～ 45% 的區(qū)域的葉輪負(fù)荷增大，而距離輪轂 55 % ～ 80% 的區(qū)域受葉頂泄漏流動(dòng)的影響負(fù)荷降低。線性減小間隙形式與對(duì)應(yīng)的恒定間隙相比，線性減小間隙形式優(yōu)于恒定間隙，尤其在葉輪軸向間隙較小時(shí)。


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