【技术实现步骤摘要】
一种有机朗肯循环向心透平能量损失的分层熵产诊断方法
[0001]本专利技术涉及一种有机朗肯循环向心透平能量损失的分层熵产诊断方法,适应于有机朗肯循环的向心透平、轴流透平以及离心压缩机等设备的流动损失诊断,属于流体机械内部能量损失诊断领域。
技术介绍
[0002]有机朗肯循环是一种极具发展前景的中低温余热发电技术,膨胀机是循环的核心设备。向心透平具有工质流量小、结构紧凑、制造费用低及运行工况宽等优化,是有机朗肯循环膨胀机的理想选择。透平效率直接影响循环的热力性能,因此降低向心透平能量损失是提升循环效率的关键。
[0003]对透平内部能量损失进行评估时,传统方法常采用透平进出口压降作为评估指标,该方法并没有将能量损失与速度及压强分布直接关联起来,不仅难以准确定位透平高能量损失的位置,而且也难以定量评估透平的能量损失。从热力学角度来看,工质在透平内部流动时由于其黏性、湍流运动及散热,不可避免会导致能量损失,并引起流体比熵的增加。因此,可以采用熵产评估透平的能量损失。
[0004]目前,熵产理论已经在泵及泵作透平等设 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.本发明公开了一种有机朗肯循环向心透平能量损失的分层熵产诊断方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)根据有机朗肯循环向心透平的结构参数,建立透平三维仿真模型,结合透平边界条件开展CFD模拟,获得透平内部的流场与温度场;(2)根据熵产理论计算透平内部的局部熵产,并对高损失位置进行诊断,结合透平内部的速度分布,确定影响流动损失的主要流型;(3)对局部熵产进行积分得到透平的总熵产,并根据熵产组成将总熵产分解;同时,将透平总熵产视为蜗壳、定子、动叶及扩压管4个部件熵产之和,对比2种熵产分解方法的结果,确定透平总熵产的主要来源以及影响透平损失的关键部件;(4)将透平关键部件各个划分区域的局部熵产进行积分,获得不同区域的总熵产,并按熵产组成对其进一步分解,确定关键区域透平熵产的主要来源;(5)利用正交实验方法,设计透平性能影响参数的正交方案,并对各个正交方案进行模拟,获得各方案下透平及其关键区域的总熵产;(6)开展极差分析,对影响透平总熵产与关键区域熵产的参数进行排序,确定影响透平能量损失的关键参数。2.根据权利要求1所述的一种有机朗肯循环向心透平能量损失的分层熵产诊断方法,其特征在于,所述步骤(1)中对透平建模时,将蜗壳分为入口区、割舌区、蜗壳区;定子分为入口区、通道区与出口区;动叶分为入口区、通道区、间隙区与出口区,扩压管分为入口区与出口区等区域,区域之间采用interface连接;同时,在模拟过程考虑透平外壁设为对流散热边界,其散热系数定义为:Nu=0.53(GrPr)
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(1)式中:Nu表示努塞尔数,Gr表示格拉晓夫数,Pr表示普兰特数。3.根据权利要求1所述的一种有机朗肯循环向心透平能量损失的分层熵产诊断方法,其特征在于,所述步骤(2)中,当地熵产由传热熵产、壁面熵产、湍流熵产及黏性熵产组成,且采用流线展示透平的内部流场;平均速度导致的黏性熵产:脉动速度导致的湍流熵产:壁面熵产:
传热熵产:式中:μ
eff
表示有效动力粘度,T表示工质温度,分别表示工质在x1,x2,x3三个方向的平均速度,u
′1,u
′2,u
′3分别表示工质在x1,x2,x3三个方向的瞬时速度,表示壁面剪切应力,表示靠近壁面的第一层网格的平均速度,λ
eff
表示有效热导率,表示工质平均温度。4.根据权利要求1所述的一种有机朗肯循环向心透平能量损失的分层熵产诊断方法,其特征在于,所述步骤(3)中,采用积分方...
【专利技术属性】
技术研发人员:王志奇,李新,杨胡娅,夏小霞,谢宝琦,皮文博,鞠澄源,
申请(专利权)人:湘潭大学,
类型:发明
国别省市:
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