發(fā)布時間：2021-07-28 11:01

　　液力透平通常用于取代石油化工工藝流程的焦耳—湯姆遜節(jié)流閥起到降壓作用,可以提高整體效率,也能回收高壓液體能量,提高能量利用率。液力透平的整體性能關(guān)乎其回收能量的效率,為了對液力透平流場中的能量損失做出定量、定向的評價,更準(zhǔn)確地計算流場水力損失的大小和位置,本文引入基于熱力學(xué)第二定律的熵產(chǎn)分析理論進(jìn)行分析。選用RNGκ-ε湍流模型對透平全流道進(jìn)行數(shù)值模擬,并與實驗結(jié)果進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合性較好。對數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行熵產(chǎn)理論分析,得到了不同工況下導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪流域的熵產(chǎn),計算結(jié)果表明,在設(shè)計工況點,轉(zhuǎn)輪流域流場的流線分布最佳,熵產(chǎn)最小,導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪流域熵產(chǎn)分別占總熵產(chǎn)的56%和44%,轉(zhuǎn)輪內(nèi)高熵產(chǎn)率主要分布在入口區(qū)域,由沖擊損失造成。在偏工況點轉(zhuǎn)輪內(nèi)流場出現(xiàn)旋渦,熵產(chǎn)增大。轉(zhuǎn)輪的熵產(chǎn)與內(nèi)流場速度場分布相關(guān),在非設(shè)計工況點,轉(zhuǎn)輪流域內(nèi)存在不良流動,引起的湍流脈動導(dǎo)致水力損失增大,同時伴隨著熵產(chǎn)的增加。結(jié)果表明,熵產(chǎn)理論在水力損失評估上具有明顯的優(yōu)勢,可以準(zhǔn)確定位能量損失來源。 

【文章來源】：石油科學(xué)通報. 2020,5(02)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

液力透平導(dǎo)葉和轉(zhuǎn)輪流域網(wǎng)格

液力透平計算域

液力透平轉(zhuǎn)輪內(nèi)流場在設(shè)計工況點(40 m3/h)和偏工況點(44 m3/h)流線和熵產(chǎn)率分布如圖6所示。在設(shè)計工況點，轉(zhuǎn)輪流域內(nèi)流線分布最佳，沒有明顯的旋渦，總的熵產(chǎn)最小，在轉(zhuǎn)輪葉片進(jìn)口處存在明顯的高熵產(chǎn)率，該處能量損失是由于轉(zhuǎn)輪葉片頭部進(jìn)口沖擊造成，如圖7所示。在偏工況點，轉(zhuǎn)輪流域內(nèi)存在明顯的螺旋旋渦，存在不良流動現(xiàn)象，流線分布更為復(fù)雜，與設(shè)計工況點流場相比，相應(yīng)造成水力損失增大，熵產(chǎn)計算顯示，在該工況點熵產(chǎn)更大。高熵產(chǎn)率主要分布于轉(zhuǎn)輪葉片頭部進(jìn)口區(qū)域和旋渦存在的不良流動區(qū)域，在轉(zhuǎn)輪葉片吸力面附近速度分布不均勻，存在明顯旋渦，熵產(chǎn)率在該區(qū)域較大。圖4 數(shù)值模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于熵產(chǎn)理論的水翼空化特性研究[J]. 張亞太,楊寶鋒,陳煒,陳暉,項樂.  推進(jìn)技術(shù). 2019(07)
[2]基于熵產(chǎn)的側(cè)流道泵流動損失特性研究[J]. 張帆,袁壽其,魏雪園,陳軻.  機械工程學(xué)報. 2018(22)
[3]熵產(chǎn)方法在離心泵能耗評價中的應(yīng)用[J]. 張永學(xué),侯虎燦,徐暢,何文萱,李振林.  排灌機械工程學(xué)報. 2017(04)
[4]能量回收液力透平的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 王曉暉,楊軍虎,史鳳霞.  排灌機械工程學(xué)報. 2014(09)
[5]能量回收液力透平的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 畢智高,楊軍虎,趙維元.  流體機械. 2014(08)
[6]低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵葉輪內(nèi)能量轉(zhuǎn)換特性[J]. 張翔,王洋,徐小敏,王洪玉.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2011(07)
[7]能量回收液力透平研究綜述[J]. 楊軍虎,張雪寧,王曉暉,孫慶沖,張建華.  流體機械. 2011(06)
[8]基于熵產(chǎn)理論的離心風(fēng)機性能優(yōu)化[J]. 王松嶺,張磊,葉學(xué)民,吳正人.  中國電機工程學(xué)報. 2011(11)



本文編號：3307791