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技术

本发明专利技术公开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，属于超临界二氧化碳压缩机设计领域。本发明专利技术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，本发明专利技术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。二氧化碳压缩机更加精确。二氧化碳压缩机更加精确。

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术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。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术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：
[0007]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：
[0008](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；
[0009](2)基于多变功的精确解，设计超临界二氧化碳压缩机。
[0010]进一步的，步骤(1)中包括以下操作：
[0011]基于压缩机入口in
‑
in截面参数、出口静压p
out
及整机多变效率η
p,in
‑
out
，求解整机多变功dWp
in
‑
out
及静焓增dh
in
‑
out
；
[0012]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c2‑2、压缩机叶片入口至压缩机叶片出口的压缩过程1
‑
2总焓增dH1‑2及损失hl1‑2，求解压缩机叶片出口2
‑
2截面静压p2‑2；
[0013]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A7‑7、级总焓增dH0‑7及级损失hl0‑7，求压缩机整级出口7
‑
7截面速度c7‑7和静压p7‑7；
[0014]基于扩压器入口截面3
‑
3、扩压器损失hl3‑4及扩压器出口面积A4‑4，计算获取扩压器出口4
‑
4截面参数；
[0015]计算弯道4
‑
5过程及回流器5
‑
6过程的出口截面参数。
[0016]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
out
及整机多变效率η
p,in
‑
out
，求整机多变功dWp
in
‑
out
及静焓增dh
in
‑
out
，计算过程如下：
[0017](2.1)预设初始离散段数n
seg
及点数n
poi
＝n
seg
+1，则计算得到离散段上静压差及每点的静压p
j+1
＝p
j
+dp
j
；
[0018](2.2)根据每个离散点静压p
j
及整机入口熵值s
in
，通过物性计算确定每点的等熵比体积v
s,j
；
[0019](2.3)计算各段多变压缩功
[0020]其中表示每个离散段上的平均比体积；在初次迭代过程中，比体积v
j
初值用等熵比体积v
s,j
代替；
[0021](2.4)计算各段静焓增dh
j
＝dwp
j
/η
p,in
‑
out
及各点静焓值及h
j+1
＝h
j
+dh
j
，通过各点静焓值h
j
及静压值p
j
，通过物性计算获取各点比体积v
j
；
[0022](2.5)将比体积v
j
回代至(2.3)，重新计算多变功及
[0023](2.6)重复2.3～2.5，循环计算直至|dWp
in
‑
out,i+1
‑
dWp
in
‑
out,i
|＜ε，其中i为循环次数，ε为设置误差；
[0024](2.7)令n
seg
＝n
seg+
1，重复2.3～2.7循环计算，直至计算收敛，得到即为多变功精确解，进而计算静焓增dh
in
‑
out
＝dWp
in
‑
out
/η
p,in
‑
out
。
[0025]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c2‑2、压缩机叶片入口至压缩机叶片出口的压缩过程1
‑
2总焓增dH1‑2及损失hl1‑2，求解压缩机叶片出口2
‑
2截面静压p2‑2，计算过程如下：
[0026]3.1、计算压缩机叶片出口2
‑
2截面总焓值H2‑2＝H1‑1+dH1‑2、静焓值及静焓增dh1‑2＝h2‑2‑
h1‑1，以及压缩机叶片入口至压缩机叶片出口的压缩过程1
‑
2多变功dWp1‑2＝dh1‑2‑
hl1‑2；
[0027]3.2、预设初始离散段数n
seg
及点数n
poi
＝n
seg
+1，则计算得到离散段上静焓增多变功增量及每点的静焓值h
j+1
＝h
j
+dh
j
；
[0028]3.2、根据每个离散点静焓值h
j
及压缩机叶片入口1
‑
1截面熵值s1，通过物性计算确定每点的等熵比体积v
s,j
；
[0029]3.3、计算各段静压差及各点静压值p
j+1
＝p
j
+dp
j
，其中表示每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，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
out
及整机多变效率η
p,in
‑
out
，求解整机多变功dWp
in
‑
out
及静焓增dh
in
‑
out
；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c2‑2、压缩机叶片入口至压缩机叶片出口的压缩过程(1
‑
2)总焓增dH1‑2及损失hl1‑2，求解压缩机叶片出口(2
‑
2)截面静压p2‑2；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A7‑7、级总焓增dH0‑7及级损失hl0‑7，求压缩机整级出口(7
‑
7)截面速度c7‑7和静压p7‑7；基于扩压器入口截面(3
‑
3)、扩压器损失hl3‑4及扩压器出口面积A4‑4，计算获取扩压器出口(4
‑
4)截面参数；计算弯道(4
‑
5)过程及回流器(5
‑
6)过程的出口截面参数。3.根据权利要求2所述的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，其特征在于，基于压缩机入口in
‑
in截面参数、出口静压p
out
及整机多变效率η
p,in
‑
out
，求整机多变功dWp
in
‑
out
及静焓增dh
in
‑
out
，计算过程如下：(2.1)预设初始离散段数n
seg
及点数n
poi
＝n
seg
+1，则计算得到离散段上静压差及每点的静压p
j+1
＝p
j
+dp
j
；(2.2)根据每个离散点静压p
j
及整机入口熵值s
in
，通过物性计算确定每点的等熵比体积v
s,j
；(2.3)计算各段多变压缩功其中表示每个离散段上的平均比体积；在初次迭代过程中，比体积v
j
初值用等熵比体积v
s,j
代替；(2.4)计算各段静焓增dh
j
＝dwp
j
/η
p,in
‑
out
及各点静焓值及h
j+1
＝h
j
+dh
j
，通过各点静焓值h
j
及静压值p
j
，通过物性计算获取各点比体积v
j
；(2.5)将比体积v
j
回代至(2.3)，重新计算多变功及(2.6)重复(2.3)～(2.5)，循环计算直至|dWp
in
‑
out,i+1
‑
dWp
in
‑
out,i
|＜ε，其中i为循环次数，ε为设置误差；(2.7)令n
seg
＝n
seg
+1，重复(2.3)～(2.7)循环计算，直至计算收敛，得到即为多变功精确解，进而计算静焓增dh
in
‑
out
＝dWp
in
‑
out
/η
p,in
‑
out
。4.根据权利要求3所述的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，
其特征在于，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c2‑2、压缩机叶片入口至压缩机叶片出口的压缩过程(1
‑
2)总焓增dH1‑2及损失hl1‑2，求解压缩机叶片出口(2
‑
2)截面静压p2‑2，计算过程如下：(3.1)计算压缩机叶片出口(2
‑
2)截面总焓值H2‑2＝H1‑1+dH1‑2、静焓值及静焓增dh1‑2＝h2‑2‑
h1‑1，以及压缩机叶片入口至压缩机叶片出口的压缩过程(1
‑
2)多变功dWp1‑2＝dh1‑2‑
hl1‑2；(3.2)预设初始离散段数n
seg
及点数n
poi
＝n
seg
+1，则计算得到离散段上静焓增多变功增量及每点的静焓值h
j+1
＝h
j
+dh
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯伦，李红智，姚明宇，张一帆，高炜，杨玉，张磊，张纯，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：