1mw有机朗肯循环系统及轴流透平设计

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1、1MW有机朗肯循环系统及轴流透平设计摘要：基于自行开发的有机朗肯循环(ORC)系统热力计算软件设计了1MWORC系统.考虑到有机朗肯循环系统的特点，介绍了适合于该系统工况参数的有机工质轴流透平的设计过程.随后分析比较了应用于ORC系统的向心透平、螺杆膨胀机及轴流透平的不同特点，总结了轴流透平应用于该功率等级ORC系统的主要优点.最后，针对ORC系统设计了采用R123为工质的1MW轴流透平，在CFD数值模拟的基础上进行了通流的优化和通流结构设计.关键词：轴流透平；有机朗肯循环；氟利昂；CFD数值模拟中图分类号：TK472文献标志码：AAbstract：A1MWorganicrankine

2、cycle(ORC)systemwasdesignedbasedontheselfdevelopedsoftware.ConsideringthecharacteristicsofORCsystem,designofaxialturbinewithorganicmedium,whichwassuitableforthissystem,1MW有机朗肯循环系统及轴流透平设计摘要：基于自行开发的有机朗肯循环(ORC)系统热力计算软件设计了1MWORC系统.考虑到有机朗肯循环系统的特点，介绍了适合于该系统工况参数的有机工质轴流透平的设计过程.随后分析比较了应用于ORC系统的向心透平、螺杆膨胀机

3、及轴流透平的不同特点，总结了轴流透平应用于该功率等级ORC系统的主要优点.最后，针对ORC系统设计了采用R123为工质的1MW轴流透平，在CFD数值模拟的基础上进行了通流的优化和通流结构设计.关键词：轴流透平；有机朗肯循环；氟利昂；CFD数值模拟中图分类号：TK472文献标志码：AAbstract：A1MWorganicrankinecycle(ORC)systemwasdesignedbasedontheselfdevelopedsoftware.ConsideringthecharacteristicsofORCsystem,designofaxialturbinewithorga

4、nicmedium,whichwassuitableforthissystem,wasintroduced.Comparativeanalysisofdifferenttypesofexpander'scharacteristicsinORCsystem，suchasradialinflowturbine,screwexpander,andaxialturbine，wasmade.AdvantagesoftheapplicationofaxialflowturbinetotheORCsystemweresummarized.Attheend，a1MWaxialturbineusingr

5、efrigerantR123asworkingmediumwasdesigned.OptimizationandstructuredesignofflowpassageweredoneusingCFDnumericalsimulation.Keywords：axialturbine；organicrankinecycle；freon；CFDnumericalsimulation随着我国经济进入高速发展阶段，经济总量逐年增大，能源消耗量也随之增大.能源是经济发展的物质基础，为保证国民经济的可持续发展，必须有可持续供应的能源作为支撑.能源消费总量巨大、能源结构不合理、单位国民生产总值（GD

6、P）能耗过高及能源对外依存度过大等问题已经引起全社会的广泛关注.余热回收是解决上述问题的有效途径之一.中高温余热的回收利用技术相对成熟，已经得到广泛的应用.然而，工业生产和自然环境中存在大量的低温余热，包括热水、低品位烟气、蒸汽及地热等，由于品位低，绝大部分不能被很好地再利用，回收这些余热并加以利用既有助于提高能源利用效率，又能有效减少工业生产对环境的污染，具有十分重要的意义.有机朗肯循环（ORC）系统在回收低温余热中具有较明显的优点，是未来低温余热回收利用的发展趋势之一.西方发达国家对ORC系统技术保密，国际上一些低温余热发电设备生产商，如ORMAT、PRATT&WHITNEY、GE

7、油气集团等，己完成对我国大型冶金企业及石油化工企业低温余热资源的初步调查，准备进入我国市场.因此，加快研宄，尽快攻克ORC技术难题，增强我国ORC设备制造及配套能力已刻不容缓.2012年ORC技术被国家四部委联合收录至《重大技术装备自主创新指导目录》，这对推动低温余热利用的ORC技术发展具有重大作用.目前国内对ORC系统及透平的研究较多，清华大学、中国科学院、中国科技大学及浙江大学等科研院所都对ORC进行了系统的研宄[1-3].然而轴流透平的设