[发明专利]有机工质膨胀机首组和末组叶片设计选型方法

说明书

本发明涉及布式能源余热利用技术领域，具体涉及一种有机工质膨胀机首组和末组叶片设计选型方法，计算和调整膨胀机低背压出口工况对应的进口参数下的首组叶片进口参数，计算和调整膨胀机低背压出口工况参数下的末组叶片口参数，计算膨胀机高背压出口工况对应的进口参数下的首组叶片进口参数，计算膨胀机高背压出口工况参数下的末组叶片出口参数，计算膨胀比及选择级数，计算及确定喉口面积，限定首组和末组叶片中喷嘴出口角度，通过上述步骤提供高效率、具有良好变工况性能的R245fa有机工质膨胀机末级和末级叶片设计选型方法。

技术领域

本发明涉及布式能源余热利用技术领域，尤其涉及一种有机工质膨胀机首组和末组叶片设计选型方法。

背景技术

有机工质朗肯循环系统可将水蒸汽朗肯循环系统难以利用的低温余热、低温工业废热、低压或无压地热蒸汽转换为电能或机械能，该循环系统的广泛应用对落实节能减排和地热能利用具有重要的现实意义。有机工质透平膨胀机是有机朗肯循环系统的核心设备，其效率及对系统工况变化的适应性又主要受膨胀机首末两组叶片影响，因此，首末两组叶片的设计选型的成为循环系统设计选型工作中的重要一环。

目前有机工质膨胀机尤其是在低温热回收领域应用广泛的以R245fa作为循环介质的有机工质膨胀机，相对于常规凝汽式轴流透平汽轮机，其末组叶片出口压力绝对值变化范围宽广，且出口介质密度通常为传统汽轮机100倍以上。又因有机工质物理特性与水蒸汽的异同，相对水蒸汽透平，有机工质膨胀机首组叶片焓降低，且要求高效率，但传统凝汽式轴流透平汽轮机设计选型方法不适用于R245fa有机工质轴流透平膨胀机首组和末组叶片。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机工质膨胀机首组和末组叶片设计选型方法，旨在解决现有技术中的传统凝汽式轴流透平汽轮机设计选型方法不适用于R245fa有机工质轴流透平膨胀机首组和末组叶片的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种有机工质膨胀机首组和末组叶片设计选型方法，包括如下步骤：

计算和调整膨胀机低背压出口工况对应的进口参数下的首组叶片进口参数；

计算和调整膨胀机低背压出口工况参数下的末组叶片口参数；

计算膨胀机高背压出口工况对应的进口参数下的首组叶片进口参数；

计算膨胀机高背压出口工况参数下的末组叶片出口参数；

计算膨胀比及选择级数；

计算及确定喉口面积；

限定首组和末组叶片中喷嘴出口角度。

其中，在计算和调整膨胀机低背压出口工况参数下的末组叶片口参数的步骤中：

根据已知的膨胀机出口低背压参数下膨胀机的出口静压P_out1和质量流量G₁，首先估算透平出口温度T_out1,结合初步确定的排气壳体，再而计算膨胀机排气壳体压力损失△P_out1、末级叶片出口静压P_l1及末级叶片出口体积流量G_l1。

其中，估算Tout1的方法为：

以P_in1,T_in1为自变量，利用物性基本方程计算透平进口处熵S_in1；

以S_in1及P_out1为自变量，利用物性基本方程计算透平出口处等熵焓H_sl1；