低溫地?zé)崮躉RC發(fā)電系統(tǒng)渦輪膨脹機(jī)流場模擬研究.pdf

1、在全球化石能源緊缺、環(huán)境日益惡劣的大形勢下，新能源開發(fā)、余熱利用成為解決當(dāng)下日趨惡劣的能源狀況的必要舉措。利用有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)（Organic Rankine Cycle，ORC）對地?zé)崮苓M(jìn)行高效利用，將極大地緩解當(dāng)下的能源緊張情況。向心式渦輪膨脹機(jī)作為有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的核心部件，擁有良好的發(fā)展前景，對于中低溫?zé)嵩椿厥绽玫膱龊?，采用向心式渦輪膨脹機(jī)可實現(xiàn)較高的轉(zhuǎn)換效率。
　　本文利用有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)對95℃低溫地?zé)崮苓M(jìn)行機(jī)理分析

2、，設(shè)計地?zé)崮躉RC發(fā)電系統(tǒng)，對低溫地?zé)崮苡袡C(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行熱力學(xué)分析，并對系統(tǒng)蒸發(fā)溫度、過熱度及過冷度等主要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析。結(jié)果表明對于基本有機(jī)朗肯循環(huán)，系統(tǒng)循環(huán)熱效率和膨脹機(jī)輸出功隨蒸發(fā)溫度的升高成遞增趨勢，膨脹機(jī)進(jìn)出口溫差的增大可顯著提高系統(tǒng)的循環(huán)熱效率；過熱溫度對ORC系統(tǒng)的影響與普通朗肯循環(huán)的影響不同，它與有機(jī)工質(zhì)的熱物性和系統(tǒng)工況有關(guān)。隨著過熱溫度的增大，系統(tǒng)循環(huán)熱效率先增加后減小，出現(xiàn)最大循環(huán)熱效率及最優(yōu)過熱溫度。<

3、br>　　根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)對50kW渦輪膨脹機(jī)進(jìn)行熱力學(xué)計算，導(dǎo)葉和葉輪的三維設(shè)計，利用Ansys軟件中CFX模塊對導(dǎo)葉及葉輪內(nèi)部流場進(jìn)行分析，最后采用均勻設(shè)計試驗方法，對渦輪膨脹機(jī)葉輪進(jìn)行優(yōu)化。模擬結(jié)果顯示在葉輪葉片前緣及尾緣存在沖擊損失及尾跡損失，在葉輪30％相對弦長處存在過度膨脹，產(chǎn)生局部低壓區(qū)，同時存在由輪轂至輪緣的二次流流動。在合理的取值范圍內(nèi)采用較小的輪徑比可以減少葉輪流道流動損失；在相對弦長30%左右靠近輪緣區(qū)域，工質(zhì)流動方向