高速透平转子的动平衡试验研究

对于工作转速高达10多万的透平膨胀机转子,转子的动平衡精度是透平膨胀机能否安全稳定运行的关键。由于从事氦透平膨胀机研制的需要,作者对采购的动平衡机进行了改造,采用气体轴承支撑和高压气体驱动,避免了传统的支撑和驱动结构的振动对动平衡精度的影响,使平衡转速提高到2万转每分钟,最小可达剩余不平衡度为0.063μm。大大的提高了动平衡效果,为氦透平膨胀机的成功研制提供了强力的支撑。     

小型透平逆布雷顿循环空气制冷机的研制

随着高效紧凑换热器和低温透平膨胀机特别是高速气体轴承透平膨胀机的发展 ,逆布雷顿循环空气制冷机在普冷和深冷领域拥有更广阔的应用前景。为了深入研究逆布雷顿循环空气制冷机系统及其主要部件低温透平膨胀机、换热器的运行性能 ,西安交通大学制冷与低温工程研究所研制了 30 Nm3/ hr小型透平逆布雷顿循环空气制冷机     

氦透平膨胀机在我国的发展

氦透平膨胀机是氦制冷/液化系统的关键设备。文中介绍了过去30多年氦透平膨胀机在中国的发展状况,对气体轴承的发展、试验台的建立和透平膨胀机的设计以及调试过程进行了介绍,对氦透平膨胀机未来的发展方向进行了重点介绍。     

静压轴径轴承静态特性的数值模拟分析

气体润滑轴承具有摩擦小、寿命长、精度高等优点,已经在精密工程等许多领域有着十分广阔的应用。文中对气体润滑基本方程Reynolds方程进行了分析,利用FLUENT对透平膨胀机用静压轴径轴承模型进行了数值模拟,得到轴承表面的压力分布;并逐一研究了供气压力、偏心率和轴承结构参数等因素对静压气体轴承静态特性的影响规律。     

逆布雷顿空气制冷机透平膨胀特性研究

为了深入研究逆布雷顿空气制冷机的降温特性与制冷性能,论文首先采用CFX数值模拟方法,对透平膨胀机冷端通流部分的流动与热力学过程进行了数值模拟,进一步对整机的热力性能进行了分析;在此基础上探讨了制动功率对膨胀机降温特性影响;并改进了逆布雷顿空气制冷机综合实验台,采用风机回路闭式循环,进行了定制动压力和定特性比两种典型制动策略下制冷机降温性能的实验研究。结果表明:通过调节风机闭式循环制动压力来匹配膨胀机工况的变化方案可行,理论预测与实验结果吻合较好;透平膨胀机的绝热效率62%,在120 min内制冷机最低无负荷出口温度达到了-170℃;采用透平膨胀机的逆布雷顿空气制冷机具有优异的制冷性能。     

氦制冷系统透平膨胀机的测试

为满足中国散裂中子源(CSNS)工程预期发展及未来工程升级需要,建立了一套氦制冷系统。该制冷系统采用氦透平膨胀机,通过气体绝热膨胀来获得低温。文中介绍了透平膨胀机的设计参数、启动条件和运行情况,并对透平膨胀机运行性能进行了分析。实验表明,氦透平膨胀机的设计满足了CSNC装置对冷量的需求,透平效率高于设计值。     

天然气管网压力能利用方案

以北京燃气集团西集镇天然气调峰示范站项目为例,建立LNG调峰装置调节管网天然气供应与消耗的平衡,提出天然气增压透平膨胀机预冷流程,采用气体轴承增压透平膨胀机回收利用天然气管网向用户供气调压过程中产生的冷能,提供给LNG液化系统预冷,可使流程中天然气液化功耗降低1.3%,提高了能源利用率以及天然气管网运行的经济性。     

单轴恒速燃气轮发电机组现场热力性能试验中透平前温的控制及转速修正

一、额定透平前温控制线的计算 透平前温越高,则功率越大而热耗越低。因此,如何保证现场热力性能试验的结果是在额定透平前温下得出的,是试验中必须解决的一个重要问题。现场试验时,通常都用图1中点划线所表示的“额定透乎前温控制线”控制透平前温。图中的点划线表示在额定转速n_o下透乎前温保持额定值     

EAST氦制冷机中透平膨胀机升级改造

现有俄制油气混合透平膨胀机严重制约了EAST制冷机的性能和稳定性,同时鉴于EAST装置对制冷机的制冷量和可靠性要求提高,急需对EAST制冷机中透平膨胀机进行升级改造,以满足系统要求。通过编写FOR-TRAN程序计算新制冷量情况下所需膨胀机参数,并进行压机流量和换热器校核,最后通过国际招标,采购新透平膨胀机。     

基于逆布雷顿循环低温氦透平膨胀机测试平台研制

为了解决EAST低温系统中氦透平膨胀机不稳定性问题和开发新的国产氦透平膨胀机,中科院等离子体物理研究所低温工程研究室研制了低温氦透平膨胀机逆布雷顿循环氦制冷机测试平台,试验平台可以对多种结构类型的低温氦透平膨胀机进行测试,运行效果良好。     

低温氦气透平膨胀机导向叶栅的数值模拟

低温氦气透平膨胀机是大型低温氦制冷系统的关键部件,其导向叶栅对整个透平膨胀机的效率有着重要影响。采用计算流体动力学(CFD)软件CFX,运用标准k-!湍流模型,以低温氦气为工质,对所设计的透平膨胀机导向叶栅进行了全流道数值模拟。导向叶栅采用TC系列叶型。对不同叶型,不同叶片数下导向叶栅进行数值模拟。经过计算,得到了TC-2P、TC-3P、TC-4P三种叶型在设计工况下的结果,发现采用TC-2P叶型时,导向叶栅具有较好的性能,同时得到了导向叶栅性能随着叶片数的变化规律。     

静叶内围带对轴流式压气机气动性能的影响及4500马力机车燃气轮机的热力性能

在4500马力机车燃气轮机的调试中发现静叶内围带对压气机性能、尤其是喘振边界有全面的严重影响.本文对其机理作了初步估计,并提出“围带处理”的设想.另外,还简要介绍了此机组的热力性能试验结果,包括机组的出力、效率、流量和压比随转速与温比的变化情况以及压气机与透平的特性.     

高压单螺杆膨胀机性能试验研究

为了回收高压天然气在减压站中损失的压力能,我们实验室研发了螺杆直径117 mm的高压单螺杆膨胀机用于取代现有减压阀组。建立高压单螺杆膨胀机试验平台,利用高压空气作为工质对高压单螺杆膨胀机进行了性能测试。通过改变高压单螺杆膨胀机的进口压力和转速,获得该机型相应的性能变化规律。试验结果表明,高压单螺杆膨胀机的最大输出功率,容积效率,轴效率和最小气耗率分别为33.2 kW,86.45%,51.9%和58.8 kg/(kW·h);容积效率随着转速的增加而增加,但进口压力对其影响较小;轴效率随着转速的增加而增加,随着进口压力的增加先增加后逐步稳定;气耗率随着转速的增加而减小,随着进口压力的增加先减小后增加。     

CO2滚动活塞膨胀机膨胀过程模拟计算

膨胀机工作过程模拟是以膨胀机实际工作过程为研究对象,综合各种因素,建立数学模型,利用计算机对模型进行数值求解,分析了膨胀机中工质的主要热力参数以及其能量、质量及功率等变化特性,计算了膨胀机输出功和效率等主要参数,通过分析,揭示了膨胀机的内部工作规律和改进膨胀机性能的途径.     

CO2膨胀机内部快速降压相变膨胀过程的可视化试验研究

随着对于CO2膨胀机研究问题的不断深入,相关的一些影响膨胀机效率和稳定性的关键性问题随即被提出,其中膨胀机内部流体的膨胀相变过程是重要的影响因素之一,本文通过对膨胀机的内部改造,添加LED内部光源,嵌入承受高压的石英玻璃视窗,并结合CO2热泵系统以及高速摄影仪图像采集系统,建立了膨胀机内部流动可视化观测试验台,进行了一系列探索试验,捕捉了不同转速下、不同质量流量的多组连续数据图像,基于图像处理技术,获得了一些膨胀相变过程中的相关信息,并结合膨胀机性能曲线研究了相变过程与膨胀角度的变化关系,希望能为以后高效膨胀机开发提供参考依据.     

小型低温余热发电系统性能分析

采用R123作为循环工质,建立了小型低温余热回收系统的理论模型和试验系统,分析了膨胀机转速对容积效率、热电效率、系统不可逆损失的影响.研究结果表明,在试验转速范围内,涡旋膨胀机容积效率随着转速的增加而增加,计算值高于试验值;系统热电效率的计算值随着转速的增加而降低,试验值先增加后减小,并低于理论值;系统不可逆损失随着转...     

高速透平发电机的特点及相关技术研究

透平膨胀机作为回收能量的设备在能源综合利用方面得到了广泛的应用,随着高速电机技术的发展,采用透平膨胀机直接带动高速发电机发电成为可能。文中比较了高速透平发电机系统相对于传统的透平发电机的优势,介绍了其关键技术,探讨了高速透平发电机的发展方向。     

三种膨胀装置不可逆损失的比较

本文利用熵法对涡流管、透平膨胀机及节流阀三种装置进行了研究.通过理论分析说明了在相同的工况下,节流阀的(火用)损失最大,涡流管次之,透平膨胀机最接近等熵膨胀.随着入口温度的升高,涡流管的(火用)效率明显的增大,而其它两个变化不大.研究结果对于膨胀制冷机的研究开发具有一定的指导意义.     

一种基于内燃机余热回收的冷电联供系统

本文建立一种基于内燃机余热利用的冷电联供系统,构建了热力学数学模型,研究了关键热力参数对联供系统热力性能的影响。结果表明:布雷顿循环透平膨胀压比的降低、压气机进口温度的降低及透平进口温度的增加,均有利于系统热力性能的提升;有机朗肯循环透平进口压力的增加能使得系统的电能输出及总效率增加;喷射式制冷循环喷射器进口工作蒸气压力增加能提高制冷量及制冷效率。为了获得联供系统的最佳设计参数和性能,采用遗传算法,对系统进行单目标优化,得出此联供系统最大效率能达到54.22%,此时电能输出为31.58 kW,制冷量输出为3.15 kW,系统能较好地回收内燃机余热。     

氦透平膨胀机叶轮(理想气体)S_2流面流场计算

为保证核聚变装置EAST(Experimental Advanced Super-conducting Tokamak)氦低温系统的稳定运行,其核心部件氦透平膨胀机必须满足制冷量的要求;因此有必要用流线曲率法对低温氦透平膨胀机T2叶轮流场进行计算。经过计算得出T2叶轮子午面流场,同时也对叶轮性能进行分析,结果完全满足要求。