超低比转速轴流式水轮机的模型优化及试验研究
发布时间：2022-01-07 18:09
冷却塔专用超低比转速轴流式水轮机是一种新型的冷却塔水轮机,与冷却塔专用混流式水轮机相比,在相同冷却水量的情况下,其具有更小的平面尺寸,通风效果更好,更容易焊接加工等优点。理论分析时,以能达到一种已经存在的比转速相近的冷却塔专用混流式水轮机的水力性能为目标去进行本文超低比转速轴流式水轮机的设计。本文初始优化设计时,选取叶片宽度、导叶出口角、导叶数和叶片数四个因素作四因素四水平正交试验。极差分析后,依据水头考核指标,四个因素对于水轮机的影响排序为:叶片宽度>导叶出口角>导叶数>叶片数;依据效率考核指标,四个因素对于水轮机的影响排序为:导叶数>导叶出口角>叶片数>叶片宽度;最优的参数组合为:叶片宽度35mm、导叶出口角15°、导叶数8、叶片数24,正交试验优化后的水轮机比转速基本都小于80 m×kW,满足冷却塔专用水轮机对于比转速的要求。基于CFD方法对本文超低比转速轴流式水轮机水力性能的研究,具体分析了随着不同因素的取值水平在发生变化时,各过流部件水力损失、外特性以及内流场的变化规律,得到的最优参数组合与正交试验优化设计所得结论完全一致,此时,水轮机在设...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
冷却塔Fig.1-1Schematicdia
1绪论3图1-2改进后冷却塔装置示意图Fig.1-2Schematicdiagramofimprovedcoolingtower1.2.1国外研究现状冷却塔水轮机是一个新兴的研究方向，市面上能看到的主要针对于冷却塔水轮机的有参考价值的研究报道或者研究文献少之又少。国外对于液体余能回收再利用领域的研究多数集中在液力透平方向，而对于冷却塔水轮机的研究仅能搜索到美国专利办公室在1966年5月受理过的一项名为“冷却塔（CoolingTowers）”的专利[10]，该项专利中介绍了一种将类似于冲击式水轮机用作动力驱动风机的装置，该装置通过主轴轴承来带动风机的转动。经后期研究发现，虽然该装置所涉及到的冲击式水轮机达到了冷却塔驱动风机用的水轮机对于比转速的要求，但是冲击式的水轮机工作环境是在大气压下，与循环水余能回收利用冷却塔风机驱动所需要的超低比转速水轮机相差甚远，该装置将会导致水轮机在工作时出现严重的振动现象，运行效率非常低，造成能量的大量损失。在该项专利之后，并未找到有关余能回收利用冷却塔水轮机的其他相关研究报道和研究文献，所以，本文在针对于众学者在冷却塔水轮机方面的研究重点主要放在国内对于该项领域的研究，且国内对于该项领域的研究已形成不少非常有价值的成果。1.2.2国内研究现状1、冷却塔水轮机技术在2003年张飞狂首次提出的“水动力冷却塔”的概念后，众学者纷纷开始在冷却塔水轮机领域进行研究，以张飞狂为代表的研究团队所提出的“水动力冷却塔”概念，采用的是满足余能回收专用冷却塔系统所需要的超低比转速要求的双击式水轮机，如图1-3所示。但是双击式水轮机属于冲击式水轮机，其与美国专利办公室在1966年5月所受理的“冷却塔（CoolingTowers）”的专利中所介绍的水轮机具有相同的问题，即冲击式水轮机的工作环境是无压的，和
华北水利水电大学硕士学位论文4图1-3张飞狂设计的冲击式水轮机Fig.1-3ImpactturbinedesignedbyZhangfeikuang后来，李大应、金先培[11-13]等学者在双击式水轮机的基础上，并结合实际工程经验，开始考虑了其他方案，他们在专利中介绍了一种将常规反击式水轮机结合减速器的方法设立的冷却塔水轮机装置，如图1-4所示。但是这种装置存在一个较为明显的设计缺陷，即水轮机主轴和风机轴没有设置在同一条轴线上，现场使用时比较困难。后来，他们团队对该装置进行了改进，将普通减速机改为行星齿轮减速机，以便使水轮机主轴和风机轴可以设置在同一条轴线上，改进后的装置在现场使用时较为方便，运行状况较好，运行效率较高，但是，改进后的装置也存在一个不利之处，即减速机比较容易损坏，使用寿命较短，如果频繁更换减速机的话，既会大大增加投资成本，又会在很大程度上限制冷却塔水轮机的使用效果。图1-4李大应设计的冷却塔水轮机Fig.1-4CoolingtowerturbinedesignedbyLiDaying总结了冲击式水轮机和常规水轮机带减速机的冷却塔水轮机装置的实际工程经验后，有关学者对其进行改进，通过对冷却塔专用水轮机的进一步研究，发现了其有压密
本文编号：3575016
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
冷却塔Fig.1-1Schematicdia
1绪论3图1-2改进后冷却塔装置示意图Fig.1-2Schematicdiagramofimprovedcoolingtower1.2.1国外研究现状冷却塔水轮机是一个新兴的研究方向，市面上能看到的主要针对于冷却塔水轮机的有参考价值的研究报道或者研究文献少之又少。国外对于液体余能回收再利用领域的研究多数集中在液力透平方向，而对于冷却塔水轮机的研究仅能搜索到美国专利办公室在1966年5月受理过的一项名为“冷却塔（CoolingTowers）”的专利[10]，该项专利中介绍了一种将类似于冲击式水轮机用作动力驱动风机的装置，该装置通过主轴轴承来带动风机的转动。经后期研究发现，虽然该装置所涉及到的冲击式水轮机达到了冷却塔驱动风机用的水轮机对于比转速的要求，但是冲击式的水轮机工作环境是在大气压下，与循环水余能回收利用冷却塔风机驱动所需要的超低比转速水轮机相差甚远，该装置将会导致水轮机在工作时出现严重的振动现象，运行效率非常低，造成能量的大量损失。在该项专利之后，并未找到有关余能回收利用冷却塔水轮机的其他相关研究报道和研究文献，所以，本文在针对于众学者在冷却塔水轮机方面的研究重点主要放在国内对于该项领域的研究，且国内对于该项领域的研究已形成不少非常有价值的成果。1.2.2国内研究现状1、冷却塔水轮机技术在2003年张飞狂首次提出的“水动力冷却塔”的概念后，众学者纷纷开始在冷却塔水轮机领域进行研究，以张飞狂为代表的研究团队所提出的“水动力冷却塔”概念，采用的是满足余能回收专用冷却塔系统所需要的超低比转速要求的双击式水轮机，如图1-3所示。但是双击式水轮机属于冲击式水轮机，其与美国专利办公室在1966年5月所受理的“冷却塔（CoolingTowers）”的专利中所介绍的水轮机具有相同的问题，即冲击式水轮机的工作环境是无压的，和
华北水利水电大学硕士学位论文4图1-3张飞狂设计的冲击式水轮机Fig.1-3ImpactturbinedesignedbyZhangfeikuang后来，李大应、金先培[11-13]等学者在双击式水轮机的基础上，并结合实际工程经验，开始考虑了其他方案，他们在专利中介绍了一种将常规反击式水轮机结合减速器的方法设立的冷却塔水轮机装置，如图1-4所示。但是这种装置存在一个较为明显的设计缺陷，即水轮机主轴和风机轴没有设置在同一条轴线上，现场使用时比较困难。后来，他们团队对该装置进行了改进，将普通减速机改为行星齿轮减速机，以便使水轮机主轴和风机轴可以设置在同一条轴线上，改进后的装置在现场使用时较为方便，运行状况较好，运行效率较高，但是，改进后的装置也存在一个不利之处，即减速机比较容易损坏，使用寿命较短，如果频繁更换减速机的话，既会大大增加投资成本，又会在很大程度上限制冷却塔水轮机的使用效果。图1-4李大应设计的冷却塔水轮机Fig.1-4CoolingtowerturbinedesignedbyLiDaying总结了冲击式水轮机和常规水轮机带减速机的冷却塔水轮机装置的实际工程经验后，有关学者对其进行改进，通过对冷却塔专用水轮机的进一步研究，发现了其有压密
本文编号：3575016
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