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 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%.

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.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).