【摘 要】
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液力透平作为一种高效的能量回收装置在化工行业被广泛应用,本文以低温甲醇洗工艺为背景,采用理论分析、数值计算和试验测试等方法对透平能量回收装置进行研究。主要研究内容如下:（1）针对低温甲醇洗工艺中存在的余压能浪费现象,提出采用液力透平回收余压能量的方案,依据工艺系统参数,完成了透平水力参数计算与结构设计;使用Standard k-ε湍流模型,对低温环境混合介质下液力透平进行了数值模拟计算。分析数值模
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液力透平作为一种高效的能量回收装置在化工行业被广泛应用,本文以低温甲醇洗工艺为背景,采用理论分析、数值计算和试验测试等方法对透平能量回收装置进行研究。主要研究内容如下:（1）针对低温甲醇洗工艺中存在的余压能浪费现象,提出采用液力透平回收余压能量的方案,依据工艺系统参数,完成了透平水力参数计算与结构设计;使用Standard k-ε湍流模型,对低温环境混合介质下液力透平进行了数值模拟计算。分析数值模拟结果后发现,在透平叶轮流道中存在较大漩涡,造成透平效率较低,需对透平叶轮几何参数做进一步改进。（2）分析了透平叶轮各几何参数对透平性能的影响,并使用Plackett-Burman筛选法得到影响透平性能的显著因子,采用RBF神经网络结合NSGA-Ⅱ遗传算法对透平叶轮进口角、包角和进口宽度进行多目标优化,得到了改进后透平模型,效率较原模型提高了4.67%,并通过研究改进透平模型在不同流量工况下流线与压力的分布,验证了优化方法的可靠性。（3）基于API 682密封标准,确定了透平机械密封结构与冲洗方案。分析了透平轴向力产生原因,利用数值模拟计算结果得到透平轴向力随流量的变化特性,并根据轴向力变化范围,完成推力滑动轴承选型。（4）设计并搭建试验台对透平样机进行了试验测试,试验结果与数值模拟结果相差小于2.5%,外特性测试曲线与数值模拟曲线变化趋势一致,验证了数值模拟结果的准确性。实现了余压能量的高效回收,可为液力透平设计和应用提供参考。
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