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MVR低温升蒸汽压缩机蜗壳设计优化研究
1
作者 王雪梅 孙冬婷 +2 位作者 文俊 刘胜利 霍文浩 《风机技术》 2025年第1期47-52,共6页
蒸汽压缩机蜗壳的设计会显著影响压缩机性能和稳定工作范围。根据某型蒸汽压缩机参数,采用不等边基元法进行蜗壳优化设计,探究了不同蜗舌角度θ对整机性能的影响及其内部流动机理,进一步以蜗壳进口半径为变量对蜗壳型线进行优化。结果表... 蒸汽压缩机蜗壳的设计会显著影响压缩机性能和稳定工作范围。根据某型蒸汽压缩机参数,采用不等边基元法进行蜗壳优化设计,探究了不同蜗舌角度θ对整机性能的影响及其内部流动机理,进一步以蜗壳进口半径为变量对蜗壳型线进行优化。结果表明:选择合适的蜗舌角度θ有利于整机性能的提升,通过优化蜗舌角度θ整机效率提升了0.7%,静压恢复系数提升了7.5%;优化蜗壳型线改变蜗壳截面积可以增强对气流的控制,减小流动损失,从而实现整机性能和流量范围的有效提升,其中整机效率提高了1.5%,流量范围有效拓宽了11.5%,为MVR低温升蒸汽压缩机高性能设计提供了参考。 展开更多
关键词 蜗壳 蜗壳优化 蜗舌 蒸汽压缩机 性能 数值仿真
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MVR系统中离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配特性研究 被引量：5
2
作者 周东 文鑫 +4 位作者 王净 熊涛 孙冬婷 但光局 刘扬 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期595-606,共12页
为了保证机械式蒸汽再压缩(mechanical vapor recompression,MVR)系统的运行经济性和稳定性,对MVR系统中离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配特性进行研究。针对蒸发器换热系数在新投、工作和结垢工况下的变化,提出了蒸发器运行温阻特性线... 为了保证机械式蒸汽再压缩(mechanical vapor recompression,MVR)系统的运行经济性和稳定性,对MVR系统中离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配特性进行研究。针对蒸发器换热系数在新投、工作和结垢工况下的变化,提出了蒸发器运行温阻特性线的概念,并将其与离心式蒸汽压缩机的温升特性线叠加,从而开展离心式蒸汽压缩机与蒸发器的匹配分析。通过分析发现,离心式蒸汽压缩机的设计流量偏大或蒸发器的换热面积过小会导致匹配不足,易发生喘振,从而影响MVR系统的运行稳定性。而离心式蒸汽压缩机的设计流量偏小或蒸发器的换热面积过大会导致匹配过度,致使MVR系统的运行经济性差,甚至可能造成MVR系统无法建立热力自循环。结果表明,离心式蒸汽压缩机在MVR系统启动过程中会出现不稳定的喘振现象,可以通过系统参数的临时调节或采取辅助措施来避开不稳定区。设计时应保证离心式蒸汽压缩机的喘振裕度大于20%,蒸发器换热面积的设计裕度为30%;MVR系统运行时实际蒸发温度与设计温度的偏差应控制在±5℃以内。研究结果可为MVR系统的设计和调试提供参考。 展开更多
关键词 机械式蒸汽再压缩 离心式蒸汽压缩机 蒸发器 匹配 喘振
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基于正交试验的低速机增压器涡轮排气壳性能优化研究 被引量：1
3
作者 王净 周东 +1 位作者 唐国庆 龙家豪 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期11-19,48,共10页
为提升船用低速机涡轮增压器性能,对增压器涡轮排气壳底部流道结构进行参数化,设计并开展了以效率为优化目标的四因素三水平正交试验优化设计和增压器整机性能试验。首先,采用CFD数值模拟方法对不同参数组合的涡轮气动性能进行了计算,... 为提升船用低速机涡轮增压器性能,对增压器涡轮排气壳底部流道结构进行参数化,设计并开展了以效率为优化目标的四因素三水平正交试验优化设计和增压器整机性能试验。首先,采用CFD数值模拟方法对不同参数组合的涡轮气动性能进行了计算,然后对涡轮排气壳底部流道结构参数开展了灵敏度分析,同时针对不同参数组结构开展了内部流场对比分析,明确结构因素对流动的影响机理;在此基础上对优化后方案开展了涡轮特性分析,最后在低速双燃料机平台上开展增压器整机试验验证。分析研究表明:在涡轮进气壳、喷嘴环和涡轮叶片等通流部件结构不变的前提下,涡轮排气壳排气方向轴向长度对涡轮整级效率的影响最大,优化后效率明显提升,设计点总压损失系数降低0.3874,静压恢复系数提升0.537,总静效率提升1.85%,其余工况总静效率最大提升2.4%。试验结果表明:优化后涡轮增压器整机效率在主机燃油模式和燃气模式下的全工况范围内效率均有提升,最大提升幅度分别达到1.4%和2.1%,涡轮性能和增压器整机性能改善明显。 展开更多
关键词 船用低速机 涡轮增压器 涡轮排气壳 正交试验 性能优化
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超临界二氧化碳轴流透平冷却系统流量和温度的影响研究
4
作者 唐国庆 但光局 +2 位作者 霍文浩 孙冬婷 文俊 《风机技术》 2024年第5期39-47,共9页
超临界二氧化碳(Supercritical Carbon Dioxide,SCO_(2))轴流透平引入外部低温SCO_(2)作为冷却系统冷却气,对干气密封和转子系统进行冷却,确保干气密封运行温度在200℃以内。针对某小功率SCO_(2)轴流透平冷却系统建立了包括冷却流体域... 超临界二氧化碳(Supercritical Carbon Dioxide,SCO_(2))轴流透平引入外部低温SCO_(2)作为冷却系统冷却气,对干气密封和转子系统进行冷却,确保干气密封运行温度在200℃以内。针对某小功率SCO_(2)轴流透平冷却系统建立了包括冷却流体域、主流流体域和固体域耦合的整机计算模型,对比分析了不同冷却气流量和温度对干气密封和转子系统的冷却效果和透平效率的影响,在此基础上开展了耦合温度场和压力场的透平整机强度计算。结果表明:引入外部低温SCO_(2)能有效冷却干气密封在内的整个转子系统;随着冷却气流量的增加,透平效率和转子系统温度逐渐降低,冷却气流量越小,相同冷却气流量变化引起的效率和温度的变化越大;随着冷却气温度的增加,透平效率基本不变,转子系统温度成线性增加。当冷却气温度为120℃,流量为0.04kg/s时,透平转子系统冷却效果可满足要求,此时干气密封工作温度为194℃。强度评估结果表明:透平整机转子部件最大等效应力536MPa,位于涡轮叶片根部,各零部件应力均小于材料屈服强度,安全裕度最小为1.57,满足长期安全可靠运行需求。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 轴流透平 冷却系统 传热特性 温度分布
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超临界二氧化碳轴流透平进排气壳体性能影响研究与验证 被引量：1
5
作者 刘红丹 王磊 +4 位作者 周东 但光局 李红智 何丹 邓德见 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期135-145,共11页
透平作为超临界二氧化碳(S-CO_(2))布雷顿循环发电系统的核心设备之一,目前缺乏针对机组整体性能的可靠评估与试验验证。针对某S-CO_(2)机组轴流透平不同工况试验测试结果进行了仿真与测试的对比分析,重点讨论了进排气壳体对机组性能的... 透平作为超临界二氧化碳(S-CO_(2))布雷顿循环发电系统的核心设备之一,目前缺乏针对机组整体性能的可靠评估与试验验证。针对某S-CO_(2)机组轴流透平不同工况试验测试结果进行了仿真与测试的对比分析,重点讨论了进排气壳体对机组性能的影响。研究结果表明:采用的数值计算方法和综合考虑进排气壳体的计算模型能够较为准确地评估透平不同负荷工况性能;与测试结果相比,效率误差最大为1.77百分点,流量误差最大为5.6%。该透平动叶采取叶冠型式可降低泄漏掺混损失,与普通叶顶间隙型式相比,机组效率提升1.4百分点。有无进排气壳体的仿真结果显示,透平机组(涡轮级+进排气壳体)效率与涡轮级效率相比,最大降低了2.9百分点,主要是由进排气壳体内部的流动损失造成。研究成果为后续S-CO_(2)轴流透平设计与性能研究提供了技术支撑和依据。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 轴流透平 非对称进排气 叶冠 试验测试
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超临界二氧化碳轴流透平冷却系统耦合传热特性数值研究 被引量：1
6
作者 周东 霍文浩 +4 位作者 刘红丹 唐国庆 王亚 文鑫 但光局 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期146-156,共11页
针对某型超临界二氧化碳(S-CO_(2))轴流透平开展了冷却系统设计,通过抽取压缩机后管道中低温S-CO_(2)对干气密封、转轴和壳体进行冷却,以保证干气密封工作温度低于200.0℃。采用耦合传热方法分析了该冷却系统的流动和传热特性,对比了不... 针对某型超临界二氧化碳(S-CO_(2))轴流透平开展了冷却系统设计,通过抽取压缩机后管道中低温S-CO_(2)对干气密封、转轴和壳体进行冷却,以保证干气密封工作温度低于200.0℃。采用耦合传热方法分析了该冷却系统的流动和传热特性,对比了不同冷却方案的干气密封、转轴与壳体等固体域的温度分布。结果表明:采用转轴冷却方案时转轴温度降幅达到220.3℃,干气密封最高温度为229.1℃;进一步引入温度更低流量更大的S-CO_(2)对壳体进行冷却,能抑制透平进口处高温主流的加热作用,转轴温度降幅增加到244.1℃,干气密封最高温度下降到181.2℃,同时S-CO_(2)轴流透平干气密封、壳体和转轴等被冷却部件温度梯度可控。该冷却系统为S-CO_(2)轴流透平的安全可靠运行提供了解决方案。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳轴流透平 冷却系统 传热特性 温度分布
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壁面粗糙度对超临界二氧化碳透平性能影响数值研究
7
作者 王磊 霍文浩 +4 位作者 唐国庆 但光局 孙冬婷 李扬 文俊 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期57-66,共10页
针对某型超临界二氧化碳(S-CO_(2))轴流透平,结合不同工况试验测试结果进行了带粗糙度的仿真与测试的对比分析,重点讨论了壁面粗糙度对机组性能的影响。研究结果表明:采用的壁面粗糙度数值计算方法能够较为准确地评估透平不同负荷工况性... 针对某型超临界二氧化碳(S-CO_(2))轴流透平,结合不同工况试验测试结果进行了带粗糙度的仿真与测试的对比分析,重点讨论了壁面粗糙度对机组性能的影响。研究结果表明:采用的壁面粗糙度数值计算方法能够较为准确地评估透平不同负荷工况性能;与测试结果相比,效率误差最大为1.82百分点;壁面粗糙度使得透平整体性能下降,对于本透平开机升功率过程中5个工况,在Ra1.6粗糙度等级下效率最大下降2.8百分点,且涡轮级粗糙度对透平性能影响更加明显;壁面粗糙程度越严重,涡轮级效率下降越大;在非设计工况,粗糙度达到Ra6.3等级时效率最大下降11.6百分点,壁面粗糙度加剧了动叶压力面的流动分离,造成了较大的摩擦损失,严重影响透平性能。研究成果为后续S-CO_(2)透平设计与性能研究提供了技术支撑和依据。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 轴流透平 壁面粗糙度 试验测试
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