太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中的有機(jī)工質(zhì)向心透平氣動(dòng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、太陽(yáng)能集熱發(fā)電技術(shù)是近年在新能源領(lǐng)域發(fā)展最快，關(guān)注度最高的技術(shù)之一。有機(jī)郎肯循環(huán)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)將太陽(yáng)能集熱與有機(jī)郎肯循環(huán)有效結(jié)合起來(lái)，主要針對(duì)中低溫太陽(yáng)能的利用，多數(shù)采用分布式系統(tǒng)。而其中有機(jī)郎肯發(fā)電技術(shù)在低溫?zé)崮芾梅矫嬉呀?jīng)有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，其對(duì)節(jié)能環(huán)保和余熱利用有著突出的貢獻(xiàn)。作為有機(jī)郎肯循環(huán)中的核心部件有機(jī)工質(zhì)透平膨脹機(jī)，它是循環(huán)中熱功轉(zhuǎn)換的最核心設(shè)備，是系統(tǒng)安全有效運(yùn)行的基礎(chǔ)。而目前應(yīng)用于太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)中高效穩(wěn)定的透平膨脹機(jī)尚

2、屬少見(jiàn)，特別是相對(duì)溫度較高范圍內(nèi)的有機(jī)工質(zhì)向心透平的設(shè)計(jì)研究少見(jiàn)。本文即是針對(duì)熱源溫度在300℃工況條件下的有機(jī)工質(zhì)向心透平的設(shè)計(jì)研究，開(kāi)展了如下工作：
　　通過(guò)對(duì)中低溫段有機(jī)郎肯太陽(yáng)能系統(tǒng)特點(diǎn)的分析，選擇了向心透平作為其透平形式。在300℃的熱源條件下，選擇了適用的幾種有機(jī)工質(zhì)進(jìn)行了氣動(dòng)方案設(shè)計(jì)和熱力計(jì)算，并對(duì)比分析了幾種不同工質(zhì)的設(shè)計(jì)方案其結(jié)構(gòu)尺寸和經(jīng)濟(jì)性，選擇采用廉價(jià)的工質(zhì)作為首選，試用了甲苯作為工質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)，壓比

3、高達(dá)8，且跨音速流動(dòng)。
　　利用三維造型軟件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了多種導(dǎo)向葉柵方案與動(dòng)輪結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了圓形導(dǎo)向蝸殼。通過(guò)CFD計(jì)算，對(duì)所設(shè)計(jì)的導(dǎo)向葉柵進(jìn)行了研究分析，對(duì)不同方案進(jìn)行了優(yōu)選，實(shí)現(xiàn)了其斜切部分膨脹達(dá)到跨音速流動(dòng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)其斜切部分膨脹及環(huán)狀間隙內(nèi)流動(dòng)進(jìn)行了研究分析，并對(duì)蝸殼的流動(dòng)情況也進(jìn)行了探析。利用CFD計(jì)算結(jié)果反饋到一維設(shè)計(jì)和三維造型，反復(fù)優(yōu)化葉輪結(jié)構(gòu)，改善氣動(dòng)分配方案，最后對(duì)較好的方案進(jìn)行了全尺寸三維數(shù)值模擬計(jì)