Estudo do impacto da curvatura das pás do estator no desempenho de compressores axiais de vapor multietapa

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摘要

【Objetivo】 Abordar o problema da perda de desempenho causada pela separação na região do ângulo da raiz da pá em compressores axiais de vapor multietapa de alta capacidade operando sob condições de recompressão mecânica de vapor (mechanical vapor recompression, MVR) com alta elevação térmica. 【Método】 Tomando como objeto de estudo um compressor axial de vapor de cinco estágios de um sistema MVR, definiram-se os ângulos de curvatura adequados para as pás do estator em cada estágio e utilizou-se método de simulação numérica validado para realizar cálculos numéricos comparando o esquema básico de pás retas do estator e o esquema com pás curvas. 【Resultados】 Os resultados mostram que, por meio do design de pás curvas do estator, quando a relação de pressão total sob as condições de projeto é atendida, a eficiência do esquema com pás curvas é 6,1% maior em relação ao esquema básico com pás retas. As pás curvas aumentam geralmente a relação de pressão intermediária e a eficiência do estágio. A análise do campo de fluxo mostra que as pás curvas alteram a distribuição radial da carga na superfície da pá, transferindo parte da carga alta da região das bordas para a região eficiente intermediária. Ao mesmo tempo, ajustam o gradiente de pressão na região das bordas, reduzindo o fluxo helicoidal inverso e a intensidade do fluxo secundário na zona do ângulo da raiz, tornando o fluxo perto da raiz e da borda mais suave e uniforme, e reduzindo significativamente a perda na região da borda. 【Conclusão】 Uma curvatura moderada das pás do estator pode melhorar efetivamente a separação na região do ângulo da raiz das pás de compressores axiais de vapor multietapa de alta capacidade, reduzindo as perdas nas bordas, aumentando a eficiência total ao manter a relação de pressão total do esquema básico e melhorando as características de operação estável. Isso fornece uma referência para o projeto e aprimoramento do desempenho de pás curvas do estator para compressores axiais multietapa em sistemas MVR.

关键词

compressor axial; recompressão mecânica de vapor; estator; pás curvas; desempenho aerodinâmico

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