对于中高温太阳能有机朗肯循环系统向心透平气动设计研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第51卷第4期机械工程学报VO1．51NO．42015年2月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGFeb．2015DoI：1O．3901／JME．2015．04．155中高温太阳能有机朗肯循环系统向心透平气动设计研究冰岳松张奥张燕平朱志成黄树红(华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074)摘要：对中高温太阳能有机朗肯循环发电系统的有机工质进行对比分析；对发电系统的有机工质向心透平进行设计研究。根据给定的热源参数和发电功率，对甲苯、C12(十二烷)、D4(八甲基环四硅氧烷)、MDM(八甲基三硅氧烷)、MM(六甲基-@氧烷)等

2、工质进行详细的气动设计和多参数对比分析；根据分析结果选用甲苯为工质进行向心透平气动设计、三维造型设计和计算流体动力学(Computationalfluiddynamics，CFD)数值模拟验证。计算结果表明：选用甲苯为工质的ORC系统质量流量最小，系统热效率最高；模拟结果与设计结果基本一致，模拟状态参数的相对误差在2％以内，模拟的功率和轮周效率误差分别为3．16％和2．9％，表明热力设计的准确性；同时通过整机模拟，证实了该ORC向心透平具有良好的气动性能和热力学性能。关键词：有机朗肯循环：向心透平：数值模拟；气动设计中图分类号：TK156AerodynamicDesignStudyo

3、fRadialInflowTurbineUsedinMiddle--highTemperatureSolarOrganicRankineCycleSystemYUESongZHANGAoZHANGYanpingZHUZhiehengHUANGShuhong(SchoolofEnergyandPowerEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074)Abstract：Contrastanalysisiscarriedoutontheorganicworkingmediumswhichappliedtohi

4、ghtemperaturesolarorganicRankinecycle(ORC)powergenerationsystem．ThedesignoforganicradialinflowturbineusedinORCpowergenerationsystemisstudied．Accordingtothegivenheatsourceparametersandpower,detailedaerodynamicdesignandmulti-parametercomparativeanalysisiscarriedoutbyselectingtoluene，C12(dodecane)

5、，D4(octamethylcyclotetrasiloxane)，MDM(octamethyltrisiloxane)，MM0aexamethyldisiloxane)．Basedonthecontrastanalysisabove，aerodynamicdesign，3dmodellingdesignandcomputationalfluiddynamics(CFD)simulationmethodreaserchontheradialinflowturbinealemadebyusingtolueneasworkingsubstance．Thecalculationresult

6、sshowthattolueneORCsystemhasthesmallestmassflowrateandmehiestsystemthermaleficiency．ByCFDsimulation,relativeenlorsofthestatusparametersarewithin2％．powerandwheeleficiencyisrespectively3．16％and2．9％largerthanaerodynamicdesign．Theconsistencyofsimulationresultsandaerodynamicdesignresultindicatesthea

7、ccuracyofthethermodynamicdesign．Simulatingthewholemachineconfirmsthattheradialinflowturbineusedinorganicrankinecyclehasagoodaerodynamicperformance．Keywords：organicrankinecycle(ORC)；radialinflowturbine；numericalsimulation；aerodynam