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1. chinaXiv:201712.00112 [pdf]

有机工质离心透平设计与变工况性能研究

宋艳苹1,2; 谭鑫1,2; 黄典贵1,2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

本文以R123为流动工质,进行离心透平级的一维热力计算,并通过数值模拟分析ORC离心透平级内流动情况及变工况性能。结果表明:在设计工况下,数值模拟结果与一维设计结果基本一致,功率与效率偏差在1 %以内,符合设计要求。在变工况下,进汽压力在0.33 MPa~0.88 MPa变化时,效率随进汽压力增大先增大后减小,流量和功率随进汽压力增大而增大;背压在0.10 MPa~0.18 MPa变化,在临界工况下运行,效率和功率随着背压的增大而减小,流量保持不变;初温改变对透平性能影响较小,效率变化范围在1 %以内;转速变化时,流量不变,效率先增大后减小,设计转速下效率最高。

提交时间: 2017-12-09 来自合作期刊:《工程热物理学报》 点击量167下载量147 评论 0

2. chinaXiv:201712.00113 [pdf]

叶身/端壁融合扩压叶栅气动性能实验与数值研究

伊卫林1; 李嘉宾2; 季路成2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

摘要:已有的数值研究表明叶身/端壁融合设计能有效推迟、减弱或消除压气机角区分离,但实验数据缺乏。为了弥补这一不足,本文针对一42度折转角的NACA65扩压叶栅进行了吸力面叶身/端壁融合设计,并首次在低速平面叶栅风洞中进行了对比实验,证实了叶身/端壁融合扩压叶栅性能提升能力。基于实验结果,进一步校验了RNG-KE、SST等不同湍流模型的模拟精度,并基于SST模型结果揭示了叶身/端壁融合设计的作用机理。实验结果表明:叶身/端壁融合扩压叶栅能在设计攻角及正攻角下改进叶栅性能,提高总压损失系数7%-8%。数值结果表明:融合的加入重新组织了端区流场,避免了流体在叶栅后部吸力面角区内的过度堆积而发生的强三维分离,有效缓解了原型叶栅高损失流动。

提交时间: 2017-12-09 来自合作期刊:《工程热物理学报》 点击量150下载量136 评论 0

3. chinaXiv:201712.00114 [pdf]

径向轮缘密封预旋盘腔流动换热特性数值研究

程舒娴; 晏鑫; 李志刚; 宋立明; 李军*
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

本文通过SST湍流模型求解RANS方程组,研究了带径向轮缘密封的预旋盘腔流动换热特性,并采用附加变量法研究径向密封的封严特性。比较了不同冷气量,不同进气预旋比下的盘腔内流动系数、转盘表面努塞尔数和封严效率。结果表明:在中分面处,预旋比随进气预旋比的增大而增大,静压系数沿径向线性增大。主流入侵使转盘壁面绝热温度升高,根据流动状态计算得出的Nu较实际略大。进气预旋提高封严效率。

提交时间: 2017-12-09 来自合作期刊:《工程热物理学报》 点击量148下载量138 评论 0

4. chinaXiv:201712.00115 [pdf]

端壁叶间装配缝尾段泄漏流气膜冷却特性

李毅飞; 张扬; 袁新
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

为了揭示端壁装配缝几何参数对叶片尾缘下游部分的气膜冷却特性影响机理,本文对GE-E3直列叶栅中的装配缝气膜冷却特性进行了数值模拟研究。研究发现槽缝几何参数对叶片尾缘的冷却特性具有较大影响。装配缝两侧端壁中,靠近吸力面端壁高于另一侧端壁对提高端壁气膜有效度具有有利作用。双侧切角结构虽然提高了靠近装配缝区域的气膜有效度,但增大了冷却盲区。装配缝结构应以靠近吸力侧偏高的几何关系和提高冷却出流速度为目标进行设计和优化。

提交时间: 2017-12-09 来自合作期刊:《工程热物理学报》 点击量147下载量137 评论 0

5. chinaXiv:201712.00116 [pdf]

透平叶栅非轴对称端壁的设计与优化

张健1; 陈榴1; 班宇1; 戴韧1; 王蛟2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

采用NURBS曲面造型方法,在轴对称端壁上叠加径向高度变化量构造非轴对称端壁。采用最优拉丁超立方设计的方法,经过两轮实验设计,寻求性能较优的设计方案。结果分析表明:基于最优拉丁超立方的实验设计方法,定向搜寻透平叶栅的非轴对称端壁优化设计方案,是可行的。与圆柱端壁相比,优化后涡轮叶栅通道出口面积平均二次流动能减小5.48%,总压损失系数减小了1.63%,端壁换热状况局部有改善。非轴对称端壁通过改变端壁的静压分布削弱了涡轮叶栅通道中马蹄涡、通道涡的强度。非轴对称端壁使通道内靠近进口段和出口段端壁换热被削弱,尾迹区换热有所增强。

提交时间: 2017-12-09 来自合作期刊:《工程热物理学报》 点击量159下载量149 评论 0

6. chinaXiv:201712.00117 [pdf]

高速高负荷压气机叶栅损失特性实验研究

唐雨萌1; 柳阳威1,2*; 陆利蓬1,2; 陆华伟3
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

实验测量了某高速高负荷压气机叶栅两个马赫数((0.5884和0.5))下-8°、-6°、-4°、-1.69°、0°、2°、4°和8°共8个攻角的栅后流场,分析了其损失特性随着攻角的变化规律。结果表明:设计马赫数0.5884下,该叶栅低总压损失系数对应的攻角范围较小,随着攻角往两端偏离最优攻角,叶栅损失很快就急剧增加;从2°到4°攻角,流场结构发生了改变,近叶中区域也开始发生了较大的分离,而近端区的角区分离反而减小,使得总压损失未迅速增加,而是基本不变;随着攻角进一步增大到8°,发展成了全叶高的大尺度分离流动,尾迹速度亏损急剧增大,总压损失也急剧增大。

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7. chinaXiv:201712.00118 [pdf]

ORC换热设备结构与操作参数多目标同步优化

郭贵奇; 罗向龙; 许俊俊; 陈颖
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

随着全球性的能源紧缺和环境问题日益严重,充分利用可再生能源和工业等行业的低品位余热资源,从而提高能源利用效率是缓解能源和环境问题的重要方式。有机朗肯循环(ORC)最优应用前景的低品位热能发电技术之一是。本文针对ORC系统建立了结构参数和系统操作参数同步优化的换热设备多目标优化模型,采用R245fa为工质和板式换热器,以?效率最大和比投资成本最小为目标函数。首先分析了单个变量(蒸发压力、冷凝压力、过热度、蒸发器板间距、冷凝器板间距)对系统性能的影响,然后选取了系统的运行参数(蒸发压蒸发压力、冷凝压力、过热度)和换热器的结构参数(蒸发器和冷凝器的板长、板宽、板间距)九个参数为决策变量,利用遗传算法进行ORC换热设备结构与操作参数多目标同步优化,获得多目标优化的Pareto最优前沿及对应的最优系统运行参数和最佳换热器结构参数组合。

提交时间: 2017-12-09 来自合作期刊:《工程热物理学报》 点击量156下载量139 评论 0

8. chinaXiv:201712.00119 [pdf]

集成SCO2动力循环的燃煤电站余热回收系统研究

刘明; 张旭伟; 王朝阳; 李根; 严俊杰
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

低温烟气热能的高效梯级利用是火电厂节能减排的重要方向之一。本文结合某1000MW超临界机组,对常规低温省煤器烟气余热利用系统进行了热力学分析,发现该系统可使系统发电标准煤耗率降低2.50 g•(kW•h)-1,但?分析发现,空气预热器耗散?占输入?的22.03%,多于锅炉排烟所携带的?。为此,本文提出了集成SCO2动力循环的火电厂低温烟气热能利用系统,旨在减少空气预热器中的?耗散。对SCO2动力循环参数进行了优化,在优化参数下该系统可以使发电标准煤耗率降低3.62 g•(kW•h)-1,进一步集成低温省煤器可使发电标准煤耗率降低达5.58 g•(kW•h)-1,最后采用?分析结果解释了系统节能的本质原因。

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9. chinaXiv:201712.00120 [pdf]

基于临界区传热特性的LNG冷能与空分系统集成与优化

陈仕卿1,2; 许剑1; 谭春青1
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

本文提出了一种利用LNG冷能的新型空分流程,利用LNG冷能冷却进入氮压机的下塔顶部氮气并使其节流液化,部分液体作为产品输出,部分液体流入过冷器后进入上塔顶部完成回流,节流产生的高压氮返回LNG冷能换热器补充冷能。本文采用MATLAB编程对该流程进行计算,并考虑冷热流体在临界区定压比热容随温度剧烈变化的特性,分析氮气压缩机入口温度与总压比对系统能耗、LNG冷能利用率的影响。计算结果表明:氮气压缩机入口温度的降低会同时降低氮压机耗功和LNG冷能利用率,系统等效能耗随其先降低后升高;氮气压缩机总压比的升高会增加氮压机耗功与LNG冷能利用率,但系统等效能耗随之降低;将氮气压缩机入口温度选定为准临界温度时冷能利用系统的等效能耗最低,LNG冷能的利用最高效,相较于已有文献研究结果,本研究所设计新流程的单位液体产品能耗与LNG冷能利用率等指标皆有大幅度提高。

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10. chinaXiv:201712.00121 [pdf]

改进的McAllister三体模型推算二元混合物的黏度

王小杰; 王晓坡
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

McAllister三体模型被普遍认为是针对液体混合物黏度的最佳关联式。本文在对三类(醇类/醇类、烷烃/烷烃、烷烃/醇类)二元混合物黏度数据进行文献收集的基础上,发现McAllister模型中的相互作用参数(ν12和ν21)随混合物的等效分子量和温度呈现出规律性的变化。因此,本文建立了一种改进的McAllister三体模型,并对乙醇与醇类(包括丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、癸醇),正丁基环己烷与烷烃(包括庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十二烷、十四烷),异辛烷与醇类(包括丙醇、戊醇、己醇、庚醇)的黏度进行了计算,计算结果表明,计算值与实验值之间的总体平均绝对偏差为1.00%,最大偏差为9.75%。

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