一种用于向心透平装置的高效导叶制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于向心透平的导叶，具体涉及一种用于向心透平装置的高效导叶。解决了现有用于向心透平的导叶叶型气动性能差导致向心透平的能量转化效率低的技术问题。本实用新型专利技术一种用于向心透平装置的高效导叶，包括设置在蜗壳和叶轮之间的多个高效导叶，多个高效导叶沿圆周排布，高效导叶的叶片叶型采用气动叶型；定义：高效导叶的弦长为s、最大厚度为w，相邻高效导叶的节距为d、喉宽为h；节距d、弦长s、最大厚度w和喉宽h满足以下关系：节距d与弦长s的比值为0.6～0.8；最大厚度w与弦长s的比值为0.3；喉宽h与节距d的比值为0.262。相比传统岛状叶型、薄版叶型、楔状对称叶型，向心透平装置的能量转换效率可提高1％

【技术实现步骤摘要】
一种用于向心透平装置的高效导叶


[0001]本技术涉及一种用于向心透平的导叶，具体涉及一种用于向心透平装置的高效导叶。

技术介绍

[0002]向心透平是一种从高温高压气体中获得机械能的有效装置，主要由蜗壳、导叶和叶轮组成，如图1所示。向心透平具有结构紧凑、重量轻、制造工艺简单、成本较低、应用可调导叶时运行范围宽等优点，因此，向心透平被广泛应用于小型燃气轮机、制冷装置低温膨胀机、压缩空气储能、天然气差压发电等领域。
[0003]向心透平的工作原理为：将高温高压工质以一定速度流入透平的进口，气体首先进入蜗壳，然后在导叶中膨胀加速，再以一定速度流入高速旋转叶轮进行膨胀做功。向心透平导叶的作用一方面使气流膨胀加速，另一方面保证叶轮进口所需要的气流角和绝对速度。
[0004]现有技术中，用于向心透平的导叶叶型有多种形式，传统叶型包括岛状叶型、薄版叶型、楔状对称叶型等。传统叶型加工工艺简单，但气动性能差，严重影响向心透平的能量转化效率。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是解决现有用于向心透平的导叶叶型气动性能差，严重影响向心透平的能量转化效率的技术问题，而提供一种用于向心透平装置的高效导叶。
[0006]本技术的技术方案是：
[0007]一种用于向心透平装置的高效导叶，包括设置在蜗壳和叶轮之间的多个高效导叶，多个高效导叶沿圆周排布，其特殊之处在于：
[0008]所述高效导叶的叶片叶型采用气动叶型；
[0009]定义：高效导叶的弦长为s、最大厚度为w，相邻高效导叶的节距为d、喉宽为h；
[0010]所述节距d、弦长s、最大厚度w和喉宽h满足以下关系：
[0011]所述节距d与弦长s的比值为0.6～0.8；
[0012]所述最大厚度w与弦长s的比值为0.3；
[0013]所述喉宽h与节距d的比值为0.262。
[0014]进一步地，所述高效导叶的相对栅距t＝d/s与安装角αb和出气角α1之间满足线性关系。
[0015]进一步地，所述高效导叶的相对栅距t＝d/s、安装角αb和出气角α1满足以下关系：
[0016]d/s＝0.65，α1＝αb
‑
16。
[0017]进一步地，所述高效导叶的相对栅距t＝d/s、安装角αb和出气角α1满足以下关系：
[0018]d/s＝0.70，α1＝αb
‑
15。
[0019]进一步地，所述高效导叶的相对栅距t＝d/s、安装角αb和出气角α1满足以下关系：
[0020]d/s＝0.75，α1＝αb
‑
14。
[0021]进一步地，所述多个高效导叶应用于马赫数为0.6～1.35的向心透平装置。
[0022]本技术的有益效果：
[0023]1、本技术一种用于向心透平装置的高效导叶，其叶型采用气动叶型，相比传统岛状叶型、薄版叶型、楔状对称叶型，本技术的向心透平装置的能量转换效率可提高1％
‑
2％。
[0024]2、本技术一种用于向心透平装置的高效导叶，其节距d与弦长s的比值为0.6～0.8，当满足该比值时，向心透平装置具有较高的能量转化效率。
[0025]3、本技术一种用于向心透平装置的高效导叶，其最大厚度w与弦长s的比值为0.3，当满足该比值时，向心透平装置具有较高的能量转化效率。
[0026]4、本技术一种用于向心透平装置的高效导叶，其喉宽h与节距d的比值为0.262，当满足该比值时，向心透平装置具有较高的能量转化效率。
[0027]5、本技术一种用于向心透平装置的高效导叶，当d/s＝0.65时，α1＝αb
‑
16；当d/s＝0.70时，α1＝αb
‑
15；当d/s＝0.75时，α1＝αb
‑
14；满足该条件时，气流损失最小，向心透平装置的能量转化效率较优。
[0028]6、本技术一种用于向心透平装置的高效导叶，其叶型具有较宽的工况范围，向心透平装置的马赫数在0.6～1.35之间能得到较低的损失系数。
附图说明
[0029]图1是本技术一种用于向心透平装置的高效导叶实施例中高效导叶与向心透平装置的装配示意图；
[0030]图2是本技术一种用于向心透平装置的高效导叶实施例中高效导叶的叶高L的示意图；
[0031]图3是本技术一种用于向心透平装置的高效导叶实施例中高效导叶叶型截面在叶高L方向的叶型参数示意图；
[0032]图4是本技术一种用于向心透平装置的高效导叶实施例中d/s与向心透平装置效率的曲线图；
[0033]图5是本技术一种用于向心透平装置的高效导叶实施例中h/d与向心透平装置效率的曲线图。
[0034]附图标记：1
‑
蜗壳，2
‑
高效导叶，3
‑
叶轮。
具体实施方式
[0035]下面通过实施例和附图对本技术进行详细的说明。
[0036]本技术一种用于向心透平装置的高效导叶，如图1所示，包括设置在蜗壳1和叶轮3之间的多个高效导叶2，多个高效导叶2沿圆周排布，高效导叶2的叶片叶型采用气动叶型，多个高效导叶2的型线保持一致。
[0037]将气动叶型的高效导叶2叶型特征参数作以下定义：高效导叶2的弦长为s、最大厚度为w，相邻高效导叶2气动叶型的节距为d、喉宽为h。如图2为高效导叶2排布及叶型截面在叶高L方向的示意图，如图3为叶型参数示意图，其中节距d、弦长s、最大厚度w和喉宽h满足
以下关系：节距d与弦长s的比值为0.6～0.8；最大厚度w与弦长s的比值为0.3；喉宽h与节距d的比值为0.262。节距d与弦长s的比值d/s与效率的关系如图4所示，关系曲线为抛物线，当d/s＜0.6或者＞0.8，效率呈下降趋势，位于0.6～0.8区间效率最优。喉宽h与节距d的比值h/d与效率的关系如图5所示，关系曲线为抛物线，当h/d＝0.262时效率最优。高效导叶2的相对栅距t＝d/s与安装角αb和出气角α1之间满足线性关系，具体关系如下：当d/s＝0.65时，α1＝αb
‑
16；当d/s＝0.70时，α1＝αb
‑
15；当d/s＝0.75时，α1＝αb
‑
14。
[0038]本技术高效导叶2的叶片叶型采用气动叶型，同时，叶型参数满足以上条件，相比传统的岛状叶型、薄版叶型和楔状对称叶型，使用本技术的气动叶型高效导叶，向心透平装置的效率可提高1％
‑
2％。本专利技术的多个高效导叶2的叶型能适用较宽的工况范围，当向心透平装置的马赫数在0.6～1.35之间能得到较低的损失系数。
[0039]其中马赫数M定义如下：
[0040][0041]C为气流速度；
[0042]K为绝热指数；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于向心透平装置的高效导叶，包括设置在蜗壳(1)和叶轮(3)之间的多个高效导叶(2)，多个高效导叶(2)沿圆周排布，其特征在于：所述高效导叶(2)的叶片叶型采用气动叶型；定义：高效导叶(2)的弦长为s、最大厚度为w，相邻高效导叶(2)的节距为d、喉宽为h；所述节距d、弦长s、最大厚度w和喉宽h满足以下关系：所述节距d与弦长s的比值为0.6～0.8；所述最大厚度w与弦长s的比值为0.3；所述喉宽h与节距d的比值为0.262。2.根据权利要求1所述的一种用于向心透平装置的高效导叶，其特征在于：所述高效导叶(2)的相对栅距t＝d/s与安装角αb和出气角α1之间满足线性关系。3.根据权利要求2所述的一种用于向心透平装置的高效导叶，其特征在于：所述高效导叶(2)的相对栅距t＝d/s、安装角...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚忠，刘忠，陈余平，张利民，郑秀萍，杜国栋，蔺满相，杨星，汪传美，杨刚，
申请(专利权)人：西安陕鼓动力股份有限公司，
类型：新型
国别省市：