葉片前間隙對風(fēng)機性能的影響

劉龍龍，齊彬彬，郭洪彪，李 雪

(北京航天石化技術(shù)裝備工程有限公司，北京 100176)

氮氣循環(huán)離心風(fēng)機廣泛應(yīng)用于化工領(lǐng)域，為大型壓縮機組提供穩(wěn)定連續(xù)的密封沖洗氣。風(fēng)機需要能夠提供穩(wěn)定的壓力氣源，并具備較高效率以獲得合適的經(jīng)濟價值。當(dāng)風(fēng)機轉(zhuǎn)速一定時，影響性能的主要參數(shù)為葉輪外徑D2，無葉擴壓器進、出口尺寸及蝸殼結(jié)構(gòu)。對于小流量的循環(huán)風(fēng)機，葉片前間隙相對葉片出口寬度所占比例大，故該值對性能會有一定作用。研究葉片前間隙尺寸對性能的影響，對提升整機性能有非常大的幫助。

國外對壓縮機葉頂間隙流場研究較早，其中Rains通過試驗驗證發(fā)現(xiàn)，壓氣機葉柵葉頂間隙泄漏流動會產(chǎn)生泄漏渦【1】。在此試驗研究的基礎(chǔ)上Rains又建立了簡化的理論泄漏模型，并同時指出較小葉頂間隙內(nèi)泄漏流動的驅(qū)動力是葉片兩側(cè)壓力差，其主要特性是無粘的。這一結(jié)論后來被Moore 和Storer在渦輪和壓氣機葉頂間隙流場的研究中進一步證實【2】。Lakshminarayana 基于試驗研究【3】，在葉頂泄漏渦無粘模型基礎(chǔ)上提出了剛體渦模型，指出泄漏渦內(nèi)部流動滿足泊松方程。

國內(nèi)對葉輪葉頂間隙研究也有相關(guān)論述，主要集中于軸流壓縮機。軸流壓縮機級數(shù)多、葉輪展弦比大(軸向尺寸相對葉輪高度小)，尤其是前面低壓級，介質(zhì)壓比低、密度大，使得葉片高度也較大，葉片葉頂間隙往往取較小值，以獲得效率的提升。對于單級小流量離心壓縮機，主要靠葉輪外徑D2來提升壓比，而流量的限制使得葉輪展弦比偏小，使得葉頂間隙流動對離心壓縮機的影響與對軸流壓縮機影響結(jié)果不同。……