具有密封結構的超臨界二氧化碳離心壓縮機特性研究

超臨界二氧化碳(SCO

)是CO

工質在超過臨界點(7.38 MPa,31 ℃)的物理狀態。在該狀態下,SCO

具有高密度、低黏度和低壓縮系數的特點,同時SCO

性質穩定、無毒、易獲取,因而SCO

布雷頓循環系統安全,經濟性顯著

。相比于典型空氣介質壓縮機,SCO

壓縮機具有耗功少、結構緊湊的特點

。SCO

壓縮機氣動性能、軸向推力和葉輪強度研究是其設計研發的基礎,具有優良性能的SCO

壓縮機是保證SCO

布雷頓循環安全高效運行的關鍵

。

科研人員對于SCO

壓縮機設計和氣動性能分析方面開展了研究。Rinaldi等

采用數值方法研究了SANDIA實驗室的SCO

離心壓縮機的氣動性能,數值預測的等熵效率與試驗結果吻合較好,但是在低流量系數下,由于喘振而不能很好地預測。Ameli等

通過采用不同精度的物性表對于SANDIA實驗室的SCO

離心壓縮機的數值研究表明:高精度的物性表可以得到更準確的性能預測,但是由于SCO

在臨界點附近物性的劇烈變化導致數值計算難以收斂,可以用低精度物性表計算得出的結論作為初場來提升高精度物性表計算的穩定性。鄭寬寬等

數值分析SCO

壓縮機的變工況性能指出:在設計工況下由于流動加速,在離心葉輪的前緣和尾緣的壓力下降導致流體處于氣液兩相區。Lee等

指出CO

物性在臨界點附近的劇烈變化,以及低壓比壓縮機小的等熵焓升放大了效率計算的誤差是SCO

壓縮機性能不確定性的主要原因。Hosangadi等

通過CO

物性及采用當地壓力與飽和壓力插值的方法,研究了近臨界條件下凝結流動對SCO