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1、隨著不可再生能源短缺和環(huán)境污染狀況日趨嚴(yán)峻,利用地?zé)崮芤约肮I(yè)中低溫余熱發(fā)電愈來愈受到各國(guó)政府的青睞。在地?zé)岚l(fā)電和中低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)中使用雙螺桿膨脹動(dòng)力機(jī)代替汽輪機(jī)具有很大的優(yōu)勢(shì)。本文將從幾何模型和熱力學(xué)模型兩方面開展對(duì)濕蒸汽螺桿膨脹機(jī)膨脹做功過程的特性研究,并且分析不同的運(yùn)行參數(shù)對(duì)整體性能的影響。
首先,本文建立了雙螺桿膨脹機(jī)陰、陽螺桿、機(jī)殼以及進(jìn)、排氣孔口的三維幾何模型。然后提出了雙螺桿膨脹機(jī)幾何參數(shù)如進(jìn)氣孔口面積、基元容
2、積和四條主要泄漏通道面積隨陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的變化的的新的計(jì)算求解方法。并且利用該求解方法來測(cè)量計(jì)算SEPG500機(jī)型幾何參數(shù)隨陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的變化曲線。
其次,以變質(zhì)量系統(tǒng)的質(zhì)量和能量守恒方程為基礎(chǔ),建立了濕蒸汽螺桿膨脹機(jī)工作過程的熱力學(xué)模型。濕蒸汽在膨脹機(jī)中通過接觸線、齒頂與機(jī)殼內(nèi)壁和泄漏三角形的泄漏當(dāng)作汽液兩相層流流動(dòng)處理。濕蒸汽進(jìn)氣過程則采用通過孔板的兩相流動(dòng)公式來描述。濕蒸汽膨脹過程中水的蒸發(fā)當(dāng)作閃蒸來處理,濕蒸汽的狀態(tài)參數(shù)則利
3、用濕蒸汽維里狀態(tài)方程來求解。利用該模型,可以得到陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角每一度時(shí)對(duì)應(yīng)的基元容積中濕蒸汽的溫度、壓力、干度、質(zhì)量、泄漏質(zhì)量等,還可以求解螺桿膨脹機(jī)的等熵效率、輸出功以及功率。通過與螺桿膨脹機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的宏觀性能參數(shù)比較證明該模型可以準(zhǔn)確的描述其宏觀熱力學(xué)性能。
最后,利用建立的熱力學(xué)模型研究進(jìn)氣壓力、干度和轉(zhuǎn)速對(duì)濕蒸汽螺桿膨脹機(jī)的性能影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)進(jìn)氣節(jié)流和壓降損失以及泄漏損失對(duì)膨脹機(jī)效率影響很大。陰、陽轉(zhuǎn)子間的接觸線以及齒頂
4、和機(jī)殼內(nèi)壁是主要泄漏通道,進(jìn)氣過程和膨脹初期泄漏最為嚴(yán)重。進(jìn)氣壓力的增大以及進(jìn)氣干度和轉(zhuǎn)速的減小會(huì)使泄漏損失增長(zhǎng)。螺桿膨脹機(jī)節(jié)流損失隨著轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣壓力的增大而增長(zhǎng)。輸出功率隨著進(jìn)氣壓力和轉(zhuǎn)速增加而增加,但是在壓力較高時(shí)增加趨勢(shì)減緩;輸出功率隨著進(jìn)氣干度的增加而減小,但是在進(jìn)氣干度較高時(shí)進(jìn)氣干度的變化對(duì)功率影響不大。螺桿膨脹機(jī)的等熵效率隨著轉(zhuǎn)速的增長(zhǎng)而下降,隨著進(jìn)氣干度的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。而不同的進(jìn)氣壓力對(duì)應(yīng)的等熵效率變化曲線存在著一個(gè)峰值。<
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