低温地热源有机朗肯循环系统匹配向心透平数值分析及优化

为了更好的利用低品位热能,研发了与低温地热源有机朗肯循环匹配的向心透平的两种叶轮结构形式:90°进气和后掠式进气,并对其进行了数值模拟。结果表明,在相同进口压力温度条件、相同出口压力条件及相同流量条件下,相对于90°进气向心透平,后掠式进气向心透平具有更高的效率。为了进一步提高两台向心透平的效率,通过均匀试验的手段对两台向心透平的叶轮进行了优化并采用单向流固耦合方法对优化叶轮叶片进行了强度的校核。结果表明,90°进气向心透平和后掠式向心透平最后获得最大等熵效率分别是86.9%和87.9%,较原型分别提高1.9%和1.4%。优化后叶轮内流动得到改善,叶轮做功能力增强。强度校核结果表明优化后的叶轮叶片最大变形量均小于设计叶顶间隙,最大等效应力远小于材料屈服强度,叶轮满足安全运行要求。