轴流压气机试验台的排气系统及设计方法

本公开的至少一种实施例涉及排气系统，尤其涉及一种轴流压气机试验台的排气系统及设计方法。

背景技术：

1、排气系统是轴流压气机试验台核心系统之一，主要作用是引导轴流压气机试验台排气端的高温高压气体排出。

2、具有宽流量调节范围的排气系统的气动和结构设计复杂，需要克服对高温高压气体进行引射降温，需要具备较大流量系数覆盖范围等困难。目前对于轴流压气机试验台的排气系统一般由一组排气管道和调节装置组成，结构简单，流量调节范围小，不能适用于宽流量调节范围、高功率的轴流压气机试验台，尚未具备较大的流量系数覆盖范围。

技术实现思路

1、针对于现有的技术问题，本公开提供一种轴流压气机试验台的排气系统及设计方法，用于至少部分解决以上技术问题，通过调节需要打开的排气阀门的阀门数量和阀门开度，获得宽流量调节范围。

2、本公开的第一个方面，提供了一种轴流压气机试验台的排气系统，适用于安装于轴流压气机试验台的排气端，包括：蜗壳，与所述排气端连通，以接收所述排气端排出的待处理气体；输送管道，与所述蜗壳连通，所述输送管道上设置有排气阀门，所述输送管道包括：直排组，被构造为输送所述待处理气体；引射组，被构造为输送所述待处理气体，所述引射组的出口端设置有引射喷嘴，以在所述引射组的出口端吸入大气，对所述待处理气体降温；掺混管道，安装于所述输送管道的出口端，以输送所述待处理气体；以及扩张管道，安装于所述掺混管道的出口端，被构造为输送所述待处理气体排入排气塔。

3、本公开的第一个方面，提供了一种轴流压气机试验台的排气系统的设计方法，包括：根据所述排气端的待处理气体的气流总温，确定所述待处理气体流经所述输送管道的组别，其中，所述输送管道的组别包括直排组和引射组；根据所述排气端的待处理气体的气流总压和体积流量以及所述气流总温，估算所述输送管道的目标流量系数，得到所述输送管道上的排气阀门的阀门数量和阀门口径；根据所述阀前管道的气体流速、所述气流总温、所述气流总压和所述排气端的待处理气体的质量流量，得到所述阀前管道的截面面积，其中，所述阀前管道表征位于所述排气阀门前端的所述输送管道；基于阀后管道的预设直径，根据阀后管道的出口总压、激波前马赫数和激波后马赫数，得到所述阀后管道的目标直径，其中，所述阀后管道表征位于所述排气阀门后端的所述输送管道；基于排气系统末端的预设直径，得到所述排气系统的扩张管道的出口端的预设出口气流总压和预设出口气流总温，其中，排气系统末端包括所述引射喷嘴、掺混管道和扩张管道；在所述预设出口气流总压和所述预设出口气流总温满足预设限制条件，并符合引射计算的情况下，确定所述预设直径为目标直径。

4、根据本公开提供的轴流压气机试验台的排气系统及设计方法，确定满足预设限制条件的排气系统末端的直径、阀前管道的截面面积以及阀后管道的截面面积。根据轴流压气机的排气端的待处理气体的气流总温，确定待处理气体流经输送管道的组别，以分别处理不同温度的待处理气体流经直排组或引射组，根据排气端的待处理气体的气流总压和体积流量以及气流总温，估算输送管道的目标流量系数，以确定输送管道上需要打开的排气阀门的阀门数量和阀门开度，从而获得宽流量调节范围，以适用于宽流量调节范围、高功率的轴流压气机试验台。

技术特征：

1.一种轴流压气机试验台的排气系统，其特征在于，适用于安装于轴流压气机试验台的排气端，包括：

2.一种根据权利要求1所述的轴流压气机试验台的排气系统的设计方法，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的排气系统的设计方法，其特征在于，所述根据所述排气端的待处理气体的气流总温，确定所述待处理气体流经所述输送管道(2)的组别，包括：

4.根据权利要求2所述的排气系统的设计方法，其特征在于，所述根据所述排气端的待处理气体的气流总压和体积流量以及所述气流总温，估算所述输送管道(2)的目标流量系数，得到所述输送管道(2)上的排气阀门(23)的阀门数量和阀门口径，包括：

5.根据权利要求4所述的排气系统的设计方法，其特征在于，所述根据所述排气阀门(23)的压差比，确定所述输送管道(2)内气流的流动状态，包括：

6.根据权利要求4所述的排气系统的设计方法，其特征在于，所述基于所述流动状态，根据所述气流总温、所述气流总压和所述体积流量，得到所述目标流量系数，包括：

7.根据权利要求2所述的排气系统的设计方法，其特征在于，所述根据所述阀前管道(24)的气体流速、所述气流总温、所述气流总压和所述排气端的待处理气体的质量流量，得到所述阀前管道(24)的截面面积，包括：

8.根据权利要求2所述的排气系统的设计方法，其特征在于，所述基于阀后管道(25)的预设直径，根据阀后管道(25)出口总压、激波前马赫数和激波后马赫数，得到阀后管道(25)的目标直径，包括：

9.根据权利要求2所述的排气系统的设计方法，其特征在于，所述基于排气系统末端的预设直径，得到所述排气系统的预设出口气流总压和预设出口气流总温，包括：

10.根据权利要求2所述的排气系统的设计方法，其特征在于，所述预设限制条件为所述扩张管道(4)的出口气流总压大于1.05bar，所述扩张管道(4)的出口气流总温小于所述排气塔承受的极限温度。

技术总结本发明公开了一种轴流压气机试验台的排气系统及设计方法，其中排气系统，适用于安装于轴流压气机试验台的排气端，包括：蜗壳，与排气端连通，以接收排气端排出的待处理气体；输送管道，与蜗壳连通，输送管道上设置有排气阀门，输送管道包括：直排组，被构造为输送待处理气体；引射组，被构造为输送待处理气体，引射组的出口端设置有引射喷嘴，以在引射组的出口端吸入大气，对待处理气体降温；掺混管道，安装于输送管道的出口端，以输送待处理气体；以及扩张管道，安装于掺混管道的出口端，被构造为输送待处理气体排入排气塔。技术研发人员：江泽鹏,张士杰,陈鲲,郭孝国,李超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：技术公布日：2024/5/29