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。     

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。     

增压透平膨胀制冷机转速性能试验研究

基于气体轴承、滚动轴承支撑下的某航空用空气透平膨胀机,进行不同转速下热力性能和机械性能的试验研究,给出了两种支承下的热力性能及机械性能对比试验结果,验证了气体轴承润滑在高转速运行的条件下的优越性。研究结果表明:抑制低频振动、提高工作转速,有利于提高增压透平膨胀机的制冷效果、机械效率。     

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。     

EAST低温系统已研制氦透平膨胀机测试分析

EAST氦低温系统是EAST( Experimental Advanced Super-conducting Tokamak)先进超导托卡马克实验装置重要子系统之一;4 台氦透平膨胀机又是EAST氦低温系统的核心部件.文中主要对已研制出的1台氦透平膨胀机的结构、调试过程与调试结果等进行一些分析,还给出了氦透平的启动过程...     

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。     

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。     

氦透平膨胀机充气式迷宫密封性能的仿真研究

探究充气式迷宫密封的密封气进气压力与泄漏量的关系,通过数值模拟对氦透平膨胀机的密封结构进行仿真计算,研究在250～700 kPa范围内密封气进气压力变化对密封泄漏量的影响。结果表明：在不接通密封气时,密封泄漏量与压比呈现出线性关系;受密封气对密封气进气口稳压槽内射流抑制作用的影响,泄漏量与密封气进气压力呈现负相关关系;受转子旋转对流体做功的影响,泄漏量为零时的密封气压力高于进口压力。     

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。     

氦透平膨胀机电涡流制动数值模拟

氦透平膨胀机是氦制冷机或氦液化器的核心部件,其制动方式大致有:风机制动、油制动、电涡流制动等几种形式,相比其它制动方式,电涡流制动具有响应速度快、制动及时、结构简单、制动平稳、有利改善转子结构、易实现全自动控制等诸多优势。本文主要分析了电涡流制动的工作原理,研究了低温环境下电涡流制动的热物理性能。根据低温氦透平膨胀机电涡流制动结构,应用COMSOL Multiphysics建立几何模型,进行初始条件设置和网格划分,数值模拟研究了直流螺线管和电涡流制动的电磁场特性,分别得到其分布规律以及磁通密度变化规律;阐明了低温氦透平膨胀机电涡流形成及制动的机理。     

低温透平膨胀机制动叶轮的优化设计

随着低温透平膨胀制冷机制冷量的不断增加,对整机的性能不断提出更高的要求,然而,对制动端的关注仍然很低,制动端中制动叶轮是核心部件,制动叶轮的性能提升可以使整机性能提升.对制动叶轮进行优化,使用了两种优化策略,策略一对子午流面和叶型依次进行优化,策略二对子午流面和叶型同时进行优化,两种优化策略都始终以制动功率为约束,经过...     

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     

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。     

小功率高转速蒸汽透平试验研究和优化

小功率高转速蒸汽透平试验研究和优化邵振麒（同济大学汽车工程系上海２０００９２）关键词：小蒸汽透平，效率，优化１前言回收能量和工业装置的余热及利用太阳能等新能源是节能和环保的重要措施，由此产生的机械能可供发电，气体增压等多种用途。在一些废热量不大且不宜...     

EAST低温系统又一新降温模式

EAST氦低温系统是EAST(Experimental Advanced Super-conducting Tokamak)先进超导托卡马克实验装置重要子系统之一;到目前为止,EAST已经成功进行了6次降温实验。第四次降温实验于2008年8月完成,这次降温实验与前几次降温实验很不相同。前3次的降温实验冷却磁体依赖四台透平膨胀机(透平A、B、C和D),透平B、C和D获得LHe去冷却PF和TF磁体、5&8对电流引线和busline到相应的温度。透平A用于制取80K的冷量冷却外冷屏。而此次降温是采用3台透平膨胀机(透平A、B和C),透平B和C与节流阀获得LHe去冷却PF和TF磁体、5&8对电流引线和busline到相应的温度。透平A还是用于制取80K的冷量冷却外冷屏。此次整个降温过程大概用了20天,比以前多耗时25%;文中给出了透平的启动过程、磁体冷却过程和一些操作经验。     

透平膨胀机静压径向气体轴承优化设计

对静压径向气体轴承的承载性能进行了数值计算,分别研究了供气压力、偏心率、供气孔直径、数量、轴承间隙对轴承承载特性的影响。研究发现,在给定条件下,增加孔数,减小孔径并减小轴承间隙时,轴承具有最优承载特性。     

高温超导轴承转子系统在不同场冷偏心距下的动力学分析

高温超导轴承用超导材料在冷却过程中处于场冷状态,俘获磁通的存在使高温超导轴承具有自稳定性。场冷高度影响轴承的钉扎力,从而产生不同的刚度,最终导致整个轴系的转子动力学变化。本文以冷压缩机为应用背景,基于实验测量得到YBCO在不同场冷高度下的刚度值,利用有限元分析软件Ansys,得到设计轴系的模态频率和主轴振幅。结果表明,由于场冷偏心距的存在,导致高温超导轴承合力比不偏心时大,从而改善了转子的动力学特性。     

叶片端部孔隙结构对透平叶栅气动性能影响的试验研究

减小叶片端部的二次流动能够显著减小叶栅的流动损失.本文通过分析叶栅二次流动的机理,提出了一种减小二次流损失的结构─叶片端部的孔隙结构.并通过试验验证了合理的孔隙结构能达到减小二次流损失的目的.本文分别研究了在透平叶片端部不同位置的孔隙结构对透平叶栅气动性能的影响.发现对于小尺寸的孔隙结构,其对流动控制的能力有限,尽管如此,其还是能够达到减小损失的目的.本文进行了五个攻角下的孔隙结构实验,结果表明:端部前缘孔隙结构与原始叶栅相比,不同攻角下的总压损失分别减小了2.4%、6.8%、6.8%、3.6%、2.7%.本文工作为提高透平叶栅气动性能提供了一种新思路.     

2kWh/100kW超导飞轮转子动态悬浮耦合特性研究

轴承是支承轴颈和轴上回转零件旋转的关键部件,也是高速电机设备的核心组成部分,高温超导磁悬浮轴承特有的自稳定性,克服了机械轴承磨损发热等问题,也无需主动控制,具有载重比大、抗干扰、无噪音等优点,可实现转子高载重比下的超高速运行,非常适合飞轮储能器应用。本文设计了一款用于2 kWh/100 kW超导飞轮储能器的高速转子。通过飞轮转子与超导轴承的耦合计算,实现了较高的径向刚度,并优化了永磁辅助轴承结构,分析了转子的振动模态,得到了转子的特征频率,可使飞轮能稳定运行在15 000 r/min以上的转速。     

核能湿氦气透平闭式循环探索研究

1前言前苏联于1954年建成世界首座核电站后,核能和平利用得到蓬勃发展。高温气冷堆（HTGR）受到重视,进展很大山,许多学者也在积极开展相应的能量转换系统的研究,最据代表性的是模块化高温气冷堆一氦气轮机闭式循环（MHR－－GT）［‘－‘］。从能的梯级利用原理看,它在热力学上是不完善的,仍有较大提高性能的空间。本文基于总能系统概念l’］,在核能Brayton闭式循环（NEBCC）l’］基础上,应用工质湿化循环原理l’,‘］,探索一种新颖的核能湿氦气透平闭式循环（HHTCC）。它更能充分发挥高温堆的高温优势,是一种较理想的核…