基于射流的涡轮平面叶栅流动控制数值模拟

通过数值模拟方法研究了襟翼射流对涡轮叶栅流动的控制,给出了从某型涡轮叶片压力面尾缘附近由面积为0.785 mm2的矩形射流喷口喷射不同流量射流,对不同流动状态下涡轮叶栅流动的影响效果。结果表明,射流襟翼能够有效控制通道内的主流流量和流动方向;当射流流量达到主流流量的4%时,在三组雷诺数下主流流量平均减少了12.57%,气流转折角平均增大了4.82%;随着射流流量的增大,叶片载荷系数有所降低,同时总压损失会增大。

低浓度煤矿瓦斯梯级发电系统模型

为了系统性地研究煤矿低浓度瓦斯发电及其余热回收利用技术的热力学性能,提高能源回收效率,通过对"煤矿抽采瓦斯梯级发电系统"进行研究,采用理论分析的方法,分别建立了瓦斯内燃机、余热锅炉、背压式汽轮机、ORC发电机组等主要设备及其他附属设备的热力学模型,并将其进行整合,联立方程组,通过顺序计算及迭代计算,给出"煤矿抽采瓦斯梯级发电系统"的最终计算结果。结果表明,瓦斯气所含化学能中,有22.3%直接由瓦斯内燃机转化为电能,余热利用系统可回收2.42%的电能,总发电热效率达到24.72%,增加10.85%,但瓦斯发电系统总体热效率仍然较低,有待进一步提高。本文所建立的理论计算模型可以清晰地表明现有瓦斯内燃发电系统的能量利用效率水平,以及所采用的余热利用系统对能量回收程度,该模型是对瓦斯发电及其余热利用系统所建立的完整的指标评价模型,对瓦斯发电及余热回收系统的优化和完善具有较强的指导意义。

余热回收系统对船舶柴油机的适应性分析计算

为研究船舶柴油机排气参数对余热回收(WHR)系统实际运行过程的影响,建立WHR系统工作过程计算模型。对于以动力涡轮和双压蒸汽轮机为动力设备的WHR系统,采用理论分析和数学计算的方法,分析余热锅炉、动力涡轮、双压蒸汽轮机、缸套水换热器和中冷器等部件的实际工作特性。建立各部件内部与部件之间的工作状态函数,完成计算模型的构建,并结合算例对模型的有效性进行验证。结果表明:柴油机排烟温度和压力的变化会对余热利用系统的性能产生不同影响;排烟温度主要影响汽轮机的工作过程,且对系统热效率的影响较小;排烟压力主要影响动力涡轮的工作过程,对系统参数的影响存在非线性;排烟压力对系统热效率的影响很明显,增大排烟压力可显著提升系统热效率。因此,为获得高性能WHR系统,应在设计之初进行合理的柴油机排烟温度和压力参数匹配。

300 kW功率等级ORC发电机组试验系统搭建与性能测试

为了检验长动集团自主设计生产的CT300型ORC原理样机的工作性能,为机组设计工作和后续优化提供数据支撑,借助汽轮机空负荷试验平台搭建了300 kW功率等级ORC发电机组运行试验系统,并开展了相关运行试验。通过运行试验验证了各部件及发电机组的运行特性。结果表明,所搭建的运行试验系统运行正常,可满足ORC机组在各个工况下运行时的外部条件要求,ORC机组稳定发电功率为313.8 kW,发电效率为10.1%,实现了试验系统的设计目标。运行试验中涡轮转速出现了周期性震荡,原因是热源不稳定和泵后手动阀无法精确调节所共同导致的,通过稳定热源和更换调节性能更高的调节阀可以解决该问题。

瓦斯发电机组余热综合利用技术研究

我国面临着能源短缺与环境污染的双重考验,为缓解日益严峻的能源危机,加大清洁能源开采利用迫在眉睫。煤层气(煤矿瓦斯)作为一种优质清洁能源,越来越受到关注,我国煤矿瓦斯储量巨大,其有效利用技术意义重大。煤矿瓦斯已广泛应用于燃气发电机组,但存在利用效率低的问题。针对燃气发电机组烟气与缸套水余热,分别设计缸套水热量供应生活热水、烟气余热供暖、烟气余热制冷、烟气余热梯级发电等方案,应用中可根据实际情况对几种方案进行组合优化利用,从而减少环境污染,避免资源浪费,实现余热资源的高效综合利用。

基于射流襟翼的涡轮平面叶栅流动控制实验

实验研究了襟翼射流对涡轮叶栅流动的控制,实验测量了某型涡轮叶片压力面尾缘附近由直径为1mm的射流喷口喷射不同流量射流,对不同流动状态下涡轮叶栅流动的影响效果.结果表明:射流襟翼能够有效控制通道内的主流质量流量和流动方向;在进口雷诺数为71 742,马赫数为0.048,湍流度为1%状态下,当射流流量达到主流质量流量的4%时,主流质量流量减少了13.32%,气流转折角增大了6.34%;随着射流流量的增大,叶型载荷系数有所降低,同时总压损失系数会增大.

轴流涡轮基元级静叶稠度对转静干涉的影响

对具有不同静叶稠度的轴流涡轮基元级的非定常流动情况进行了数值模拟,考察了静叶稠度对涡轮基元级转子的非定常势干涉、静叶尾迹与动叶的干涉及基元级性能非定常性的影响,探究了静叶稠度对转静干涉的影响机制.研究结果表明:当静叶稠度增加时,转子的非定常势干涉在上游静子中的扰动强度增加,但衰减加快,传播范围变短;静叶稠度的改变通过引起静叶尾迹的强弱、尾迹与动叶干涉的频率和动叶通道中的流动状态的变化来改变尾迹干涉的强弱;进而通过尾迹干涉强弱的改变影响基元级性能的非定常性.

有机朗肯循环(ORC)发电机组变工况计算模型及分析

为了模拟有机朗肯循环(ORC)发电机组在实际运行过程中的真实工作状态,建立了ORC机组变工况计算模型。采用理论分析及数学建模的方法,针对以水蒸汽为热源的有机朗肯循环(ORC)发电机组,在分析涡轮、换热器、工质泵等几大部件的工作特性的基础上,将各个部件之间的工作关系以及部件内部的工作状态由函数关系进行表示,并将其联系在一起,完成了模型的建立。结果表明,对于确定的ORC机组,当外围参数确定以后,系统的工作状态是唯一确定的,循环冷却水流量存在临界值,当流量大于临界流量值时,机组的运行工况不再受冷却水流量的影响,仅受冷却水进水温度的影响。本文所建立的变工况计算模型可为ORC机组的实际运行及工况调节提供理论依据,并以具体算例佐证计算模型的正确性。