徑流式氨水混合工質透平熱力設計和數值模擬

程梓洋， 王建永， 肖 波， 曹 越， 吳 闖， 王江峰

(1.西安交通大學 葉輪機械研究所，西安 710049；2.國電漢川發電有限公司，湖北漢川 431614；3.東南大學 能源與環境學院，南京 211189；4.重慶大學 能源與動力工程學院，重慶 400044)

Kalina循環利用氨水混合工質在兩相區的溫度滑移特性，獲得熱源和工質良好的熱匹配性，顯著提高了熱力循環性能。該循環可實現低品位熱源高效轉換，因而被廣泛應用于地熱發電、工業余熱回收、太陽能熱電、內燃機余熱利用、艦船動力、海洋熱能發電和核能發電等方面[1]。國內外學者根據多種評價指標對Kalina循環系統開展了廣泛的研究，如熱力學分析優化[2]、經濟性分析優化[2]、變工況分析優化[3]及動態特性分析[1]等。

但目前，相關研究主要集中在對Kalina循環熱力系統的分析優化方面，關于其氨水混合工質透平設計的公開文獻較少，僅Du等[3]對此進行了簡化的一維設計，用于系統的變工況分析。在相似研究方面，Xia等[4]對用于有機朗肯循環的非共沸混合工質向心透平進行了熱力設計，并將所得熱力參數與三維數值模擬結果進行對比，兩者誤差小于5%，說明熱力設計可用于有機朗肯循環的徑流式非共沸混合工質向心透平性能估算。Wang等[5]也對用于有機朗肯循環的非共沸混合工質向心透平開展了初步設計和數值分析，結果表明，基于初步設計和數值模擬的性能預測方法可應用于未來使用非共沸混合物流體的徑流式透平的優化設計。針對有機朗肯循環的非共沸混合工質透平的數值模擬，Gad-el-Hak等[6]提出了工質組合的建議。……