一种轴流涡轮进气结构

1.本实用新型涉及轴流涡轮进气结构技术领域，具体涉及一种轴流涡轮进气结构。


背景技术：

2.近年来，利用气体工质压力能和热能的涡轮应用十分广泛，结构型式也多种多样，为工业生产、民众生活提供电力和动力。为了降低成本并满足结构强度需要，涡轮常常采用紧凑型集气室结构，但是，这会使得集气室内部气流在进入涡轮叶栅前有较大的气流折转，形成明显的三维漩涡结构，增加流动损失和总压损失。


技术实现要素：

3.因此，本实用新型要解决的技术问题在于采用紧凑型集气室结构会使得集气室内部气流在进入涡轮叶栅前有较大的气流折转，形成明显的三维漩涡结构，增加流动损失和总压损失，从而提供一种轴流涡轮进气结构。
4.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
5.一种轴流涡轮进气结构，至少包括：外壳，所述外壳的内部空腔形成集气室，集气室的进口适于与上游的进气管道相连，集气室的出口设置有偏心出口环，所述偏心出口环的圆心相对于所述外壳的圆心沿第一方向偏移预设值。
6.进一步地，所述预设值记为l，所述外壳的直径为d1，所述偏心出口环所在的内壁直径为d5，则有l≤(d
1-d5)/2。
7.进一步地，所述偏心出口环的内环与外环的半径差等于涡轮进口导叶的高度。
8.进一步地，所述偏心出口环与所述集气室的背板之间留有预设的间隔h1。
9.进一步地，所述偏心出口环的轴向长度h2的范围为10mm-100mm。
10.进一步地，所述集气室的轴向长度记为l，上游的进气管道的管径记为d2，则l≥d2。
11.进一步地，所述轴流涡轮的工作介质包括压缩空气、氮气、氧气、二氧化碳、天然气、氨气、氟利昂以及水蒸气中的一种或多种。
12.本实用新型技术方案，具有如下优点：
13.本实用新型提供的轴流涡轮进气结构，偏心出口环的圆心相对于外壳的圆心沿第一方向偏移预设值，减少了出口上部的流动阻力，消除了集气室上部的三维旋涡结构，降低了紧凑型涡轮进气结构的内部总压损失，提高了流动效率。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型实施例中的轴流涡轮进气结构的侧视图；
16.图2为本实用新型实施例中的轴流涡轮进气结构的主视图；
17.图3为无偏心出口环的轴流涡轮进气结构的气体三维旋涡结构示意图；
18.图4为有偏心出口环的轴流涡轮进气结构的气体三维旋涡结构示意图。
19.1、外壳；2、集气室的进口；3、偏心出口环；
20.4、转子。
具体实施方式
21.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
24.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
25.图1为本实用新型实施例中的轴流涡轮进气结构的侧视图；图2为本实用新型实施例中的轴流涡轮进气结构的主视图；如图1与图2所示，本实施例提供一种轴流涡轮进气结构，至少包括：外壳1，外壳1的内部空腔形成集气室，集气室的进口2适于与上游的进气管道相连，集气室的出口设置有偏心出口环3，偏心出口环3的圆心o2相对于外壳1的圆心o1沿第一方向偏移预设值。
26.具体的，例如，外壳1可以采用圆形结构，便于加工制造；集气室的进口2可以采用圆形截面，可配备法兰与上游的进气管道连接。其中，此处的第一方向指的是图1或图2中的y轴负方向。其中，偏移的预设值可以根据实际轴流涡轮进气结构的尺寸选取。
27.本实施例提供的轴流涡轮进气结构，偏心出口环3的圆心相对于外壳1的圆心沿第一方向偏移预设值，可以减少出口上部的流动阻力，消除了集气室上部的三维旋涡结构，降低了紧凑型涡轮进气结构的内部总压损失，提高了流动效率。
28.优选的，预设值记为l，外壳1的直径为d1，偏心出口环3所在的内壁直径为d5，则有l≤(d
1-d5)/2。
29.其中，偏心出口环3的内环与外环的半径差为(d
3-d4)/2，其等于涡轮进口导叶的高度。
30.其中，偏心出口环3与集气室的背板之间留有预设的间隔h1，例如，h1的范围可以为
50mm-200mm。
31.其中，偏心出口环3的轴向长度h2的范围为10mm-100mm。该偏心出口环3的轴向长度h2的具体值可以根据轴流涡轮的尺寸选取，可以使偏心出口环3的内部流场沿圆周方向的不均匀度最小，以及使转子4长度laxial不至于过长，使转子4的临界转速ncr＝f(laxial)高于运行转速，防止共振。
32.其中，集气室的轴向长度记为l，上游的进气管道的管径记为d2，则l≥d2。
33.其中，轴流涡轮的工作介质包括压缩空气、氮气、氧气、二氧化碳、天然气、氨气、氟利昂以及水蒸气中的一种或多种。
34.图3为无偏心出口环的轴流涡轮进气结构的气体三维旋涡结构示意图；图4为有偏心出口环的轴流涡轮进气结构的气体三维旋涡结构示意图；如图3与图4所示，本技术中的轴流涡轮进气结构，能够减小排气出口段所在内壁对于进气的阻碍作用，消除偏心出口环3与外壳1的背板之间的三维旋涡结构。
35.如表1与表2所示，本技术中的轴流涡轮进气结构，降低总压损失，降低出口熵值，提高轴流涡轮进气结构的流动效率。
36.表1偏心出口环对集气室出口总压的影响
37.方案出口总压/pa无偏心出口环的集气室358151有偏心出口环的集气室358446
38.表2偏心出口环对集气室出口静熵的影响
39.方案出口静熵/j/(kg
·
k)无偏心出口环的集气室6703.62有偏心出口环的集气室6703.39
40.综上，本技术中的轴流涡轮进气结构，满足了轴流涡轮高效运行的需求，促进了轴流涡轮在高效运行系统上的应用，该技术使涡轮运行效率更高，同时具有加工可行性，具有广阔的应用前景。
41.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种轴流涡轮进气结构，其特征在于，至少包括：外壳，所述外壳的内部空腔形成集气室，集气室的进口适于与上游的进气管道相连，集气室的出口设置有偏心出口环，所述偏心出口环的圆心相对于所述外壳的圆心沿第一方向偏移预设值。2.根据权利要求1所述的轴流涡轮进气结构，其特征在于，所述预设值记为l，所述外壳的直径为d1，所述偏心出口环所在的内壁直径为d5，则有l≤(d
1-d5)/2。3.根据权利要求1所述的轴流涡轮进气结构，其特征在于，所述偏心出口环的内环与外环的半径差等于涡轮进口导叶的高度。4.根据权利要求1所述的轴流涡轮进气结构，其特征在于，所述偏心出口环与所述集气室的背板之间留有预设的间隔h1。5.根据权利要求1所述的轴流涡轮进气结构，其特征在于，所述偏心出口环的轴向长度h2的范围为10mm-100mm。6.根据权利要求1所述的轴流涡轮进气结构，其特征在于，所述集气室的轴向长度记为l，上游的进气管道的管径记为d2，则l≥d2。

技术总结
本实用新型涉及轴流涡轮进气结构技术领域，提供了一种轴流涡轮进气结构，至少包括：外壳，所述外壳的内部空腔形成集气室，集气室的进口适于与上游的进气管道相连，集气室的出口设置有偏心出口环，所述偏心出口环的圆心相对于所述外壳的圆心沿第一方向偏移预设值。本实用新型提供的轴流涡轮进气结构，偏心出口环的圆心相对于外壳的圆心沿第一方向偏移预设值，减少了出口上部的流动阻力，消除了集气室上部的三维旋涡结构，降低了紧凑型涡轮进气结构的内部总压损失，提高了流动效率。提高了流动效率。提高了流动效率。


技术研发人员：王星 李文 朱阳历 张雪辉 陈海生
受保护的技术使用者：中国科学院工程热物理研究所
技术研发日：2022.11.23
技术公布日：2023/8/13