冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)徑流渦輪流場及其動葉柵氣膜冷卻數(shù)值研究.pdf

1、冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)作為一種典型的分布式發(fā)電技術，在21世紀電能產(chǎn)業(yè)中占據(jù)日益重要的地位。這種以微型燃氣輪機為核心的供能系統(tǒng)，能夠極大的提高能源利用率，國外許多發(fā)達國家率先開始研究應用；國內(nèi)因為能源分布、消費觀念以及技術等方面的一些因素，微型燃氣輪機技術存在較大的市場空間。微型燃氣輪機通常以徑流渦輪作為核心做功部件，以滿足流量、效率等性能方面的需求。但是徑流渦輪內(nèi)部流動具有強烈的三維效應，高速旋轉(zhuǎn)使得哥氏力和離心力影響較大，結(jié)構(gòu)設計和實驗研究

2、均存在不小的困難。同時高溫產(chǎn)生的熱應力對材料強度提出較大的挑戰(zhàn)，需要布置合理的冷卻結(jié)構(gòu)以保證渦輪的正常運行。
　　本文針對冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)內(nèi)高溫徑流渦輪，進行高效率方案設計。同時以葉輪進口型線為突破點，優(yōu)化改型進一步提高渦輪效率，并詳細分析了這種型線的作用機理。最后分別在徑流渦輪葉輪與端壁處設計冷卻結(jié)構(gòu)，減小高溫熱應力。
　　研究結(jié)果表明：設計得到的徑流渦輪輪軸效率達到79.3％，流道內(nèi)因壓差產(chǎn)生的葉頂泄漏是徑流渦輪內(nèi)的主要

3、損失。葉輪進口型線采用合適的前彎角度，可以改善前緣根部葉片載荷分布，減少葉頂泄漏損失，提高渦輪效率；本文設計葉輪采用合適的前彎型線，渦輪效率可以提高1.1%。在徑流渦輪動葉葉輪與端壁增設氣膜冷卻結(jié)構(gòu)是可行的，合理的冷卻方案可以有效降低固壁表面溫度。其中葉輪表面氣膜覆蓋很大程度受到葉片表面附近主流影響，冷氣出流與表面極限流線分布規(guī)律類似。本文設計徑流渦輪葉片較薄，熱傳導作用較強，因此吸力面與壓力面溫度分布規(guī)律基本一致，但是氣膜冷卻效果在吸