水力透平轉(zhuǎn)輪的水力設(shè)計方法研究及其內(nèi)部流動的模擬.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、水力透平(Hydraulic Turbine)是利用高壓液體驅(qū)動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動,將液體的壓能轉(zhuǎn)換為透平的機械能的能量回收裝置。水力透平可回收高達70%~80%的流體能量,通常適應(yīng)于壓差大、流量小且穩(wěn)定的工藝流程中。水力透平可驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電,也可作為原動機直接驅(qū)動工作機----空氣、原料氣等壓縮機。用水力透平回收上述剩余能量是很有價值的,水力透平是工廠節(jié)能降耗的關(guān)鍵設(shè)備,也是目前所提倡的循環(huán)經(jīng)濟的核心設(shè)備之一。隨著各行各業(yè)節(jié)能意識的提高,對再生

2、能源利用的重視,作為二次能源回收效果俱佳的機械----水力透平必將發(fā)揮更大的作用,應(yīng)用在更多的領(lǐng)域。目前,從了解的情況看,各企業(yè)使用水力透平回收能量效果不錯,但國內(nèi)機型的可靠性存在不足,因此大型化工企業(yè)多用進口水力透平。且隨著能源價格的提高,在石油化工,石油加工、化肥、海水淡化等行業(yè)中,許多企業(yè)為節(jié)約資源,提高競爭力,加大了對能量回收技術(shù)研究的投資。故利用葉片式水力機械原理設(shè)計開發(fā)出結(jié)構(gòu)簡單、高效、穩(wěn)定可靠的能量回收裝置具有重要的現(xiàn)實意

3、義。一方面能為節(jié)能減排、建立資源節(jié)約型社會做出貢獻;另一方面對水力透平設(shè)計理論的研究也將是對水力機械設(shè)計理論的補充。
   本研究主要內(nèi)容包括:⑴參考雙吸泵的結(jié)構(gòu)型式,以混流式水輪機轉(zhuǎn)輪的設(shè)計為依據(jù),在給定的參數(shù)下分別用不同設(shè)計方法(一元理論設(shè)計方法、二元理論設(shè)計方法)設(shè)計出結(jié)構(gòu)類似雙吸泵轉(zhuǎn)輪的水力透平轉(zhuǎn)輪,并建立了水力透平的轉(zhuǎn)輪三維模型及其他過流部件的三維模型。⑵借助CFD軟件,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型,以清水為介質(zhì),在最優(yōu)開度

4、下,用三種工況點(0.8Q、1.0Q、1.2Q)對兩種不同設(shè)計方法初次設(shè)計的轉(zhuǎn)輪內(nèi)部流動進行了全流道定常模擬計算。通過分析其內(nèi)部三維流動機理,預(yù)測了水力透平轉(zhuǎn)輪的性能。依據(jù)模擬結(jié)果和分析其流態(tài)、流場分布情況,再聯(lián)合CAD技術(shù),對初次設(shè)計的轉(zhuǎn)輪進行了多次改進,最終得到的了水力性能良好的轉(zhuǎn)輪模型。同時也驗證了所設(shè)計的轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)是可行的、合理的。⑶將改進后的兩種不同的轉(zhuǎn)輪在不同的工況點下進行了模擬計算,分析比較出兩種不同設(shè)計方法所設(shè)計轉(zhuǎn)輪的內(nèi)部

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