用于低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的向心透平結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、本文對(duì)用于有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的向心透平進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和模擬分析。應(yīng)用CFD技術(shù)詳細(xì)分析了研發(fā)的向心透平在設(shè)計(jì)工況下內(nèi)部工質(zhì)的流動(dòng)情況，并分別對(duì)透平的靜葉和葉輪進(jìn)行優(yōu)化，證明優(yōu)化后的透平在設(shè)計(jì)工況和非設(shè)計(jì)工況下的性能都優(yōu)于原設(shè)計(jì)。通過(guò)將數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了使用的模型和數(shù)值分析方法的正確性。本文的研究結(jié)果對(duì)向心透平的優(yōu)化研究具有一定的指導(dǎo)意義。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.對(duì)包含原設(shè)計(jì)向心透平的有機(jī)朗肯循環(huán)低溫余

2、熱發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn):當(dāng)其他條件不變時(shí)，工質(zhì)流量的變化與透平入口壓力、葉輪轉(zhuǎn)速等的變化成正相關(guān)，與透平的入口溫度、出口溫度的變化成負(fù)相關(guān)。
　　2.建立35種不同葉片安裝角和葉片數(shù)的靜葉模型，通過(guò)分析葉片數(shù)、葉片安裝角共同對(duì)靜葉性能的影響，得出在設(shè)計(jì)條件下靜葉葉片安裝角為28°，葉片數(shù)為19時(shí)性能最佳。該方案與原設(shè)計(jì)方案相比不僅減小了流道中壓力面與吸力面的壓力差，在更大程度上避免二次流的產(chǎn)生，而且使周向速度提高8.6％，速

3、度系數(shù)提高1.3％。
　　3.建立含不同非可展直紋拋物面的葉輪模型，并對(duì)它們進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果顯示，當(dāng)拋物線指數(shù)為t=2.05時(shí)葉輪的效率最高，達(dá)到91.9％，與原設(shè)計(jì)葉輪相比葉輪效率提高1.0％。
　　4.研究在設(shè)計(jì)工況下和非設(shè)計(jì)工況下優(yōu)化前后的整級(jí)向心透平。結(jié)果顯示:在設(shè)計(jì)工況下，與原設(shè)計(jì)透平相比優(yōu)化后整級(jí)透平的總靜效率增加了1.6％，總總效率增加了2.1％;在非設(shè)計(jì)工況下，優(yōu)化后的透平等熵效率和折合流量比曲線的穩(wěn)定性均