微型燃气轮机回热器实验系统建设

1、微型燃毛轮机回热赛实殓糸统建设回热器研究概述Pratt & Whitney公司的微型燃气轮机 Rated Power: ISO day, (59SF,15C) : 400kW Hot day, (952F,35 C) : 333kW Thermal efficiency / recuperated : 30% 匚匚-/ simple cycle: 22%PowerWorks公司70kW的燃气轮机丿回热器kHeat ToUserElectricPower ToUserGeneratorCounterflow RgupGratoWaste Heat RecovecGasifier omprcsso

2、rAir Ini航Exhaust 之Gasitlef TurbinePower TurbineUtility Power微型燃气轮机的主要技术参数生产厂电功率kW效率%压比进温C出温C排温C排放NOx功率kWAllied Signal7528.53.793065024025ppm75Bowman4522.54.365030535-200Capstone303.284027024-250Elliott/GE45303169ppm45, 80, 200NREC （样机）70333.387020030-200主要微型燃气轮机公司产品结构及性能比较公司回热器功率(kW)发电效 率联合循环 效率估计费

3、用Allied Signal平板/肋 片式50 , 70 ,20030%+60-75%350AllisionEngine有回热50, 25030%225-350Capston圆柱型3026-30%700m2/m3),体积小重量轻压力损失v5% 可靠性高，热变形小，寿命长簽造价低(不超过原材料价格的1.5倍)加工难易程度F重量1.回热器的结构主表面型(1)几种板翅式表面的几何形状-C 1 1 1 1 1 1 1 4-丨丨cLOffset Strip Finb.TrianqularaWavyt Louvered(2)主要的三种主表面型CC (Corrugated undulated surface

4、)型CU (Corrugated Undulated surface )型 High Pressure FlowPower Works公司的回热器外形图研究时对整人机组效率的提咼效果回热器效率力不大，只是增加了机组的费用,.但当回热器的效率增大到一 定值时，继续增大效率会使机组的代价飞速增加。 存在一个最佳的效率值，对提高机组效率而且增加的 费用也合理，另外，增加回热面积会提高回热器率,个最优值。那么在回热器的面积、传热系数以及效率之间应 该存在一个最优值。w厶 4w厶 厶T/仁?丿如何能反腴出应片1-F不同情况日寸的不同的侧重尊求H 7研究工作3已有的实验都是只对各种型面的某一种或相似 的某

5、几种尺寸进行实验，有的结果还不公开厂 现有资料关于记载针对我国具体情况的实验不 多，因而有必要做一些进一步的实验研究。研 究传热系数K与阻力系数的最佳值。HMM MMHHHHIMHHHHHHHBB MM研究工作4根据国内实际情况，做几种结构形式的回热器，在新建的实验装置上进行热性能实验四、回热器实验系统设计参数i以60kW为设计依据）金燃气侧入口最高设计温度600C空气侧入口最高设计温度2ioT：brrTibrrT 设计最大气流量为o.5kg/s川h 口 h h 參系统能承受最大系统阻力50kPa （以压缩比4.8、 回热器最大相对压降5%考虑）hh 高压侧空气以常压模拟。 Re: 200-2

6、250Re=-=p=RTV Qp在低压下只是温度的函数，维持质量流量不变即可满足。I I 11 I I I I I I IM _hlNlt丿约每巴增加1%童景山，流体的热物理性质，中国石化出版社(gR) PowerWorks.Preliminaiy Ceramic Rotor Design- case study eCase 4 Case 6Turbine inlet Temp, C10391006Recuperator inlet Temp (at35 C ambient)800700Pressure ratio at ISO3.54.8Ceramic rotor diameter, mm9

7、595Efficienc* LHV electric0.3700.359Max stress, MPa208160Rotor max temp cC(at inlet)961904*T100 Microturbine CHP微燃机进口参数：950C | 4.5 Bar ：微燃机出口参数：约650C,环境压力 壽回热器出口温度：270废气温度：85 C 空气流量：0.8 kg/s （ 0.9 kg/s for ventilation ）发电效率：30%；总效率：78%燃料气体要求： 压力（最小/最大）：6.0 / 8.5 Bar；温度 最大）:0 /60CCapstone 30压比：3.2第燃料

8、供应压力： 415kPa （表压）Capstone 60燃料供应压力：570kPa （表压）翅式表面的优、缺点优点: 可以承受比较大的内部压差当量直径比较小体积比主表面式大 十岸在增强回热效果的同时带来很大的压损有 亚情况下得不偿失CC型结构的特点实验结果表明，对于特定的燃气轮机回热器来说，cc型结构的体积最小，重量 11最皋111III11丨 11 IF 直波纹式cc型会比较容易通过自动化的 I:冲压、锻压和折叠而制造cc型结构换热器的体积将比任何一种目 前商业领域中可以得到的换热器体积更C U型结构的特点cu型结构要比简单的直管型结构的性能好cu型换热器的性能与结构的几何参数，比如波纹和扰动方向之间的夹角以及皱纹的内部咼度都有很大的关系MM CU结构的主要缺点是需要两种不同的板型，这使换热器加工量增加，成本上升MHCW型结构的特点cw型结构要比简单的直管型结构的性能在生产过程中，波浪型是通过折叠形成的，不能模压和锻压，以免发生破裂一 一 一 “- “- - i 0 一 一 一 , -八 -和CW型比较相似的TCW型结构 TCW型的性能要优于直管型结构制作过程的限制（锋利的拐角不易通过压制得 到）、/于小尺寸的管道不大现实 TCW结构的性能，强烈地依赖于与几何尺寸Pore 90酗回热器的优点回热效率达到90%,合适的尺寸以及最低的造