太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的有機工質(zhì)向心透平氣動設(shè)計研究.pdf

1、太陽能集熱發(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。有機郎肯循環(huán)太陽能熱發(fā)電技術(shù)將太陽能集熱與有機郎肯循環(huán)有效結(jié)合起來，主要針對中低溫太陽能的利用，多數(shù)采用分布式系統(tǒng)。而其中有機郎肯發(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，其對節(jié)能環(huán)保和余熱利用有著突出的貢獻(xiàn)。作為有機郎肯循環(huán)中的核心部件有機工質(zhì)透平膨脹機，它是循環(huán)中熱功轉(zhuǎn)換的最核心設(shè)備，是系統(tǒng)安全有效運行的基礎(chǔ)。而目前應(yīng)用于太陽能集熱系統(tǒng)中高效穩(wěn)定的透平膨脹機尚

2、屬少見，特別是相對溫度較高范圍內(nèi)的有機工質(zhì)向心透平的設(shè)計研究少見。本文即是針對熱源溫度在300℃工況條件下的有機工質(zhì)向心透平的設(shè)計研究，開展了如下工作：
　　通過對中低溫段有機郎肯太陽能系統(tǒng)特點的分析，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工質(zhì)進(jìn)行了氣動方案設(shè)計和熱力計算，并對比分析了幾種不同工質(zhì)的設(shè)計方案其結(jié)構(gòu)尺寸和經(jīng)濟(jì)性，選擇采用廉價的工質(zhì)作為首選，試用了甲苯作為工質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的氣動設(shè)計，壓比

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