Применение опыта проектирования криогенных турбодетандеров при разработке турбоэлектрогенератора мощностью 1 кВт для установки с органическим циклом Ренкина



Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В статье представлены результаты экспериментального исследования ступени радиальноосевой центростремительной турбины мощностью 1,3 кВт для привода высокочастотного электрогенератора номинальной мощностью 1 кВт в составе установки, работающей по органическому циклу Ренкина. В криогенной технике накоплен значительный объем данных по проектированию центростремительных радиальноосевых низкотемпературных турбин (турбодетандеров), мощность которых лежит в диапазоне 100 Вт - 1МВт, частота вращения ротора 10 000-500 000 об/мин, внешний диаметр колеса 15-500 мм и степень расширения в одной ступени до 30. Этот опыт был использован при разработке компактной высокоскоростной турбомашины. Основные геометрические соотношения проточной части турбины определялись из опыта проектирования криогенных турбодетандеров. В статье приводятся результаты расчетов и экспериментального исследования сверхзвукового течения в направляющем аппарате и колесе турбинной ступени. Аналитические расчеты эффективности турбинной ступени и результаты детального численного моделирования хорошо согласуются с данными эксперимента, подтверждая тем самым значение КПД минитурбины на уровне, близком к 75%.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Александр Владимирович Поликарпов

НИИ механики МГУ им. Ломоносова

Email: polikarpovav@imec.msu.ru
119192, г. Москва, Мичуринский проспект, д. 1

Алексей Андреевич Костенко

НИИ механики МГУ им. Ломоносова

Email: kosrk1@gmail.com
119192, г. Москва, Мичуринский проспект, д. 1

Татьяна Михайловна Розеноер

НИИ механики МГУ им. Ломоносова

Email: rozenoertm@imec.msu.ru
Канд. техн. наук 119192, г. Москва, Мичуринский проспект, д. 1

Антон Гаэрович Валеев

ООО «Сименс»

Email: anton.valeev@siemens.com
115114, г. Москва, Дубининская ул., д. 96

Вячеслав Всеволодович Щучкин

ООО «Сименс»

Email: viacheslav.schuchkin@siemens.com
Канд. техн. наук 115114, г. Москва, Дубининская ул., д. 96

Виталий Владимирович Малинин

ООО «Сименс»

Email: vitaly.malinin@siemens.com
Канд. физ.мат. наук 115114, г. Москва, Дубининская ул., д. 96

Список литературы

  1. Давыдов А. Б., Пересторонин Г. А., Стулов В. Л., Шерстюк А. Н. Центростремительные турбодетандеры. - М.: Колоспресс, 2002.
  2. Кулаков В.М., Миронов И.Ю., Кулаков В.В., Данилович В.И. Канальные направляющие аппараты турбодетандеров// Химическое и нефтяное машиностроение. 1996. №4. С. 37-40.
  3. Кулаков В.М., Миронов И.Ю., Кулаков В.В., Данилович В.И. Расчет потерь в ступени турбодетандера// Химическое и нефтяное машиностроение. 1997. №4. С. 51-55.
  4. Машины низкотемпературной техники. Криогенные машины и инструменты/ под ред. А.М. Архарова, И.К. Буткевича. - М.: Издво МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. - 582 с.
  5. Angelino, G., Colonna, P.«Multicomponent Working Fluids for Organic Rankine Cycles (ORCs)// Energy, 1998. 23. Р. 449-463.
  6. Antti Uusitalo, Teemu TurunenSaaresti, Juha Honkatukia, Piero Colonna and Jaakko Larjola, Siloxanes as Working Fluids for MiniORC Systems Based on HighSpeed Turbogenerator Technology// Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 2013. Vol. 135. Issue 4. 9 pages.
  7. Bala V. Datla, Joost J. Brasz. Organic Rankine Cycle System Analysis for Low GWP Working fluids// International Refrigeration and Air Conditioning Conference, 2012. Paper 1285. http://docs.lib.purdue.edu/iracc/1285
  8. Demierre J., Henchoz S., Favart D. Prototype of a thermally driven heat pump based on integrated Organic Rankine Cycles (ORC)// Energy, 2012. Vol. 41. Р. 10-17.
  9. Van Buijtenen, J.P., Larjola, J.,TurunenSaaresti, T., Honkatukia, J., Esa, H., Backman, J., and Reunanen, A. Design and Validation of a new High Expansion Ratio Radial Turbine for ORC Application// 5th European Conference on turbomachinery. Prague. Czech Republic, 2003, March 17-22.
  10. Zhu Qidi, Sun Zhiqiang, Zhou Jiemin. Performance analysis of organic Rankine cycles using different working fluids// Thermal Science. 2013. OnLineFirst Issue 00. P. 14-14 doi: 10.2298/TSCI120318014Z.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Поликарпов А.В., Костенко А.А., Розеноер Т.М., Валеев А.Г., Щучкин В.В., Малинин В.В., 2017

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.