冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)徑流渦輪流場及其動葉柵氣膜冷卻數(shù)值研究.pdf

1、冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)作為一種典型的分布式發(fā)電技術(shù)，在21世紀(jì)電能產(chǎn)業(yè)中占據(jù)日益重要的地位。這種以微型燃?xì)廨啓C(jī)為核心的供能系統(tǒng)，能夠極大的提高能源利用率，國外許多發(fā)達(dá)國家率先開始研究應(yīng)用；國內(nèi)因?yàn)槟茉捶植?、消費(fèi)觀念以及技術(shù)等方面的一些因素，微型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)存在較大的市場空間。微型燃?xì)廨啓C(jī)通常以徑流渦輪作為核心做功部件，以滿足流量、效率等性能方面的需求。但是徑流渦輪內(nèi)部流動具有強(qiáng)烈的三維效應(yīng)，高速旋轉(zhuǎn)使得哥氏力和離心力影響較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究

2、均存在不小的困難。同時高溫產(chǎn)生的熱應(yīng)力對材料強(qiáng)度提出較大的挑戰(zhàn)，需要布置合理的冷卻結(jié)構(gòu)以保證渦輪的正常運(yùn)行。
　　本文針對冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)內(nèi)高溫徑流渦輪，進(jìn)行高效率方案設(shè)計(jì)。同時以葉輪進(jìn)口型線為突破點(diǎn)，優(yōu)化改型進(jìn)一步提高渦輪效率，并詳細(xì)分析了這種型線的作用機(jī)理。最后分別在徑流渦輪葉輪與端壁處設(shè)計(jì)冷卻結(jié)構(gòu)，減小高溫?zé)釕?yīng)力。
　　研究結(jié)果表明：設(shè)計(jì)得到的徑流渦輪輪軸效率達(dá)到79.3％，流道內(nèi)因壓差產(chǎn)生的葉頂泄漏是徑流渦輪內(nèi)的主要

3、損失。葉輪進(jìn)口型線采用合適的前彎角度，可以改善前緣根部葉片載荷分布，減少葉頂泄漏損失，提高渦輪效率；本文設(shè)計(jì)葉輪采用合適的前彎型線，渦輪效率可以提高1.1%。在徑流渦輪動葉葉輪與端壁增設(shè)氣膜冷卻結(jié)構(gòu)是可行的，合理的冷卻方案可以有效降低固壁表面溫度。其中葉輪表面氣膜覆蓋很大程度受到葉片表面附近主流影響，冷氣出流與表面極限流線分布規(guī)律類似。本文設(shè)計(jì)徑流渦輪葉片較薄，熱傳導(dǎo)作用較強(qiáng)，因此吸力面與壓力面溫度分布規(guī)律基本一致，但是氣膜冷卻效果在吸