10 KW有機(jī)工質(zhì)向心透平氣動(dòng)設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、環(huán)境污染以及能源短缺問題的加劇，不斷強(qiáng)化人類在生產(chǎn)活動(dòng)中對(duì)節(jié)約能源以及創(chuàng)新能源利用形式的需求。一方面太陽能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等清潔能源逐漸進(jìn)入人們的視野；另一方面在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對(duì)工業(yè)余熱的利用逐步受到重視。太陽能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能以及工業(yè)余熱等熱源往往具有儲(chǔ)量大、分布廣泛但同時(shí)能流密度低、品位低等特點(diǎn)，難以被傳統(tǒng)設(shè)備高效利用；憑借有機(jī)工質(zhì)低沸點(diǎn)的熱物性，有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)為中低溫?zé)嵩礋峁D(zhuǎn)化利用提供了新的思路。
　　本文以低

2、品位熱源有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)為應(yīng)用背景，對(duì)系統(tǒng)中有機(jī)工質(zhì)向心透平進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。在10kW設(shè)計(jì)功率下，探討了向心透平的設(shè)計(jì)思路以及損失模型；在向心透平設(shè)計(jì)中，采用了遺傳算法對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇進(jìn)行全局優(yōu)化，并通過MATLAB軟件編寫出熱力計(jì)算程序，設(shè)計(jì)了滿足功率需求的高效率向心透平。在各項(xiàng)限制要求均滿足的條件下，所設(shè)計(jì)向心透平效率達(dá)到81.6％。通過數(shù)值模擬軟件Fluent對(duì)向心透平通流部分流場進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬結(jié)果顯示向心透平流場具有較好的流動(dòng)

3、性能，產(chǎn)生的流動(dòng)損失較少，同時(shí)將數(shù)值模擬結(jié)果與熱力設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明數(shù)值模擬結(jié)果與熱力設(shè)計(jì)結(jié)果吻合較好，各項(xiàng)性能參數(shù)偏差在5%以內(nèi)。
　　探討了在小功率下向心透平結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化。導(dǎo)葉部分，在3組不同的壓比工況下，研究了幾何相對(duì)參數(shù)對(duì)向心透平導(dǎo)葉性能的影響，結(jié)果表明：相對(duì)葉高小于0.2時(shí)，靜葉柵損失急劇增大，應(yīng)避免導(dǎo)葉相對(duì)葉高小于0.2的情況發(fā)生；而相對(duì)柵距在0.6~0.8之間時(shí)，導(dǎo)葉性能較好，對(duì)導(dǎo)葉造型中因考慮