热能动力工程

作者：王国强，章 恺，吕小静，翁一武

单位：上海交通大学 中英国际低碳学院，上海 201306,,上海交通大学 机械与动力工程学院，上海 200240,,上海交通大学 中英国际低碳学院，上海 201306,,上海交通大学 机械与动力工程学院，上海 200240,

关键词：平/泵一体化;数值模拟;变工况性能;有机工质;月球基地

基金：国家自然科学基金(52176013，52176014)

以蒸发与冷凝温差为30 ℃的20 kW月球基地能量系统为例，采用R600a为工质研究了有机工质透平/泵一体化一维设计和三维建模，使用CFD模拟计算了蒸发温度对透平和工质泵效率、流量和功率的影响规律，及透平/泵在转速、质量流量和压比相等的强耦合约束条件下的变工况运行特性。研究表明：透平/泵最佳设计转速为23 610 r/min，透平进口直径为156 mm时效率为79%，泵出口直径为29 mm时效率为71%；随着蒸发温度的增加，透平/泵的转速呈线性增加，效率先上升后下降，保持在70%以上，输出功呈线性增加趋势；当考虑蒸发器、冷凝器和管路压损时，同转速下蒸发温度比理想情况低2.16 ℃、输出功率低3.13 kW、效率略微下降；透平/泵一体化技术结构紧凑，在变工况时拥有良好的运行性能，非常适用于对体积重量要求较高的航空航天领域。

来源：2023年第11期

《热能动力工程》期刊编辑部

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