【摘 要】
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本文针对有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)系统透平膨胀机,在对有机工质进行对比分析和向心透平的一维气动热力计算后,探索了一种基于ANSYS Workbench平台的向心
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本文针对有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)系统透平膨胀机,在对有机工质进行对比分析和向心透平的一维气动热力计算后,探索了一种基于ANSYS Workbench平台的向心透平叶轮设计与CFD分析一站式解决方案,通过建立VISTA RTD、Blade Gen、TurboGrid、CFX的程序连接,能够方便地保留和传递各种参数和设置,加快开发速度。本文针对某企业实际项目需要进行了如下研究:通过调用REFPROP数据库对十种常用有机工质进行对比分析,针对蒸发温度在370K左右的ORC系统,充分考虑其经济性、热力学性能、安全环保性等方面的要求,确认有机工质R245fa作为本次设计中的循环工质是合理的。在向心透平一维设计阶段,采用筛选法的基础上,对速比和反动度的选择方法做出改进,该方法能够由一个二元方程组来求解速比和反动度,并在此基础上编程进行热力计算,得到向心透平叶轮的效率及结构参数。接着将向心透平初始设计参数输入向心透平初步设计工具VISTA RTD,完成向心透平的气动与几何设计。本文将一维热力计算值与VISTA RTD计算值进行对比,各项数值偏差均在10%以内。利用CFX软件对本文所设计的向心透平进行数值模拟,并详细分析了含0.3mm叶顶间隙的向心透平叶顶泄漏损失以及不同叶顶间隙对叶轮性能的影响。通过CFD计算,本文向心透平叶轮的轮周效率基本达到了课题要求,但效率仍偏低,二次流损失较大,叶型有待进一步优化。综合本文研究的各项因素,最终得到一个向心透平设计方案,其轮周效率为78.7%,达到了课题要求。
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