渦旋膨脹機的泄漏特性研究

彭 斌，王永強，蔣 龍

（蘭州理工大學機電工程學院，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

減少廢物、水的排放，開發應用新型能源以及提高現有能源利用率已經變成了世界各國研究的重要課題之一，在不可再生能源儲量減少的今天，應該大立提倡綠色發展的理念。有機朗肯循環（organic rankine cycle，ORC）因其排放少、結構簡單以及工作效率高等優點，使其普遍被利用在低溫余熱發電技術。渦旋膨脹機作為ORC 發電系統的關鍵部件，其性能對整個系統的性能有著至關重要的影響。

文獻[1]以太陽為熱源的ORC 系統，其中針對渦旋膨脹機搭建實驗平臺，通過實驗得到系統最大熱效率為7%；文獻[2]搭建氣體工質為R123，熱源為循環熱油的渦旋膨脹機實驗平臺，并測得系統的輸出功率；文獻[3]通過實驗和理論研究相結合，在考慮到實際工況損失下對渦旋膨脹機進行了研究；文獻[4]設計了一種新型小型渦旋膨脹機，通過對比在不同工質氣體的工作，分析了曲軸尺寸和密封性對其工作效率的影響；文獻[5]對渦旋壓縮機容腔內氣體熱力學狀態進行了研究，分析了腔內氣體溫度以及壓力的變化規律，而渦旋膨脹機大部分有渦旋壓縮機改進而來，因此可以為渦旋膨脹機的研究提供參考；文獻[6]建立了渦旋膨脹機的完整的數學模型，對其工作狀態下與理想狀態下進行了對比，得出考慮吸、排氣、泄漏以及傳熱因素下模擬計算與實際的偏差，通過實驗，轉速與容積效率成正比關系；文獻[7]對ORC 中的渦旋膨脹機進行了工作間的分析，不僅得到等熵效率的算法，而且通過新的模型，從新的角度出發計算了泄漏量；……