余能回收用液力透平进水室型式选择与性能分析

发布时间：2020-06-27 00:44

【摘要】：随着全球传统化石能源储量的锐减以及现代工业社会对能源的需求的加大背景下,十九大政府报告中多次强调建设资源节约型社会。然而在现存的石油、化工、海水淡化、钢铁冶金等行业内却存在将高压液体余压能通过减压阀减压到实际所需低压或者直接排出。这样就造成了大量流体压力能直接散失在环境中,造成能量浪费,如果能将这部分能量进行合理利用不仅可以降低生产成本也可以减少碳的排放。液力透平装置能够回收高余压液体能量,并且将高余压液体能量转为机械能加以利用。因此本文基于水轮机引水室设计理论,计算相关参数设计了常规水轮机蜗壳式进水室、变异多级泵涡室式进水室、多级泵环形压水室式进水室三种典型类型的进水室,研究了三种不同形式进水室水力性能及流场特性,并探讨了三种不同形式下二级液力透平的级能利用、过流能力、以及最优的工况,为研究更多级的液力透平提供支持。以PRO/E软件为工具,本文是基于水轮机模式蜗壳设计理论为基础设计液力透平进水室型式包括型式A-常规水轮机模式下蜗壳式进水室、型式B-变异多级泵模式下涡室式进水室、型式C-多级泵环形压水室模式下进水室,三种不同种类共6个进水室进行二级液力透平的三维建模。以设计的模型为研究对象,利用CFD数值模拟方法,对三种液力透平在不同流量0.6Qr、0.8Qr、1.0Qr、1.2Qr、1.4Qr共计30个工况分别进行了流场的数值模式计算与分析,分析了三种模式进水室二级液力透平的Q-η、Q-H,的外特性曲线和各个部分的能量损失,以及内特性的压力和速度流线分布情况。根据它们各自的能量情况,得出各自最优的运行工况和过流能力以及最优效率等。通过模拟实验结果对比得出三种模式下二级级能利用效果并进行分析研究,对研究更高级液力透平有重要意义。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK730.2
【图文】：

图 1-1 水力透平能量利用原理图Fig. 1-1 Principle of Energy Utilization of Hydraulic Turbines传统水力透平[50]常用泵反转作为透平原动机，利用压力水冲动水泵叶轮，使水泵反转产生动力将液体高压能转换为旋转的机械能 ，实现余能回收。但是在更高余压、更高水头下其也存在缺点：效率低、高效工作范围窄、稳定性较差。如图 1-2 所示

图 1-1 水力透平能量利用原理图Fig. 1-1 Principle of Energy Utilization of Hydraulic Turbines传统水力透平[50]常用泵反转作为透平原动机，利用压力水冲动水泵叶轮，使水泵转产生动力将液体高压能转换为旋转的机械能 ，实现余能回收。但是在更高余压高水头下其也存在缺点：效率低、高效工作范围窄、稳定性较差。如图 1-2 所示

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本文编号：2731111