用于低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的向心透平結構優(yōu)化研究.pdf

1、本文對用于有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的向心透平進行了實驗研究和模擬分析。應用CFD技術詳細分析了研發(fā)的向心透平在設計工況下內部工質的流動情況，并分別對透平的靜葉和葉輪進行優(yōu)化，證明優(yōu)化后的透平在設計工況和非設計工況下的性能都優(yōu)于原設計。通過將數(shù)值模擬結果與實驗測量結果進行對比，驗證了使用的模型和數(shù)值分析方法的正確性。本文的研究結果對向心透平的優(yōu)化研究具有一定的指導意義。主要研究內容如下:
　　1.對包含原設計向心透平的有機朗肯循環(huán)低溫余

2、熱發(fā)電系統(tǒng)進行實驗研究，發(fā)現(xiàn):當其他條件不變時，工質流量的變化與透平入口壓力、葉輪轉速等的變化成正相關，與透平的入口溫度、出口溫度的變化成負相關。
　　2.建立35種不同葉片安裝角和葉片數(shù)的靜葉模型，通過分析葉片數(shù)、葉片安裝角共同對靜葉性能的影響，得出在設計條件下靜葉葉片安裝角為28°，葉片數(shù)為19時性能最佳。該方案與原設計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，并對它們進行對比研究。結果顯示，當拋物線指數(shù)為t=2.05時葉輪的效率最高，達到91.9％，與原設計葉輪相比葉輪效率提高1.0％。
　　4.研究在設計工況下和非設計工況下優(yōu)化前后的整級向心透平。結果顯示:在設計工況下，與原設計透平相比優(yōu)化后整級透平的總靜效率增加了1.6％，總總效率增加了2.1％;在非設計工況下，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