微型汽轮机装置是海底热液口朗肯循环发电系统中最重要的组成部分,它的性能好坏与体积大小直接决定了朗肯循环发电系统的工作效率和体积大小。本论文的主要内容是设计一种用于海底热液口的微型汽轮机装置。用于海底热液口的微型汽轮机装置与传统的微型汽轮机装置相比具有很大的不同。首先用于海底热液口的微型汽轮机装置的体积要求更小,输出电功率要求更小(几十瓦特);而传统的微型汽轮机装置体积依然较大,输出电功率依然较大(500KW),与我们的实际要求相差很大。其次用于海底热液口的微型汽轮机装置用于水下,要求严格的密封和耐压;而传统的微型汽轮机装置用于陆地上,一般不要求耐压,而它的密封是通过轴向气封来实现的,并不能直接用于水下,保证严格的密封性。最后用于海底热液口的微型汽轮机装置要求结构简单、紧凑;而传统的微型汽轮机装置结构较为复杂,有大量的辅助设备(抽气设备、气封设备等)并且管道布置复杂。因此我们需要根据实际的要求重新设计用于海底热液口的微型汽轮机装置。第一章主要介绍课题的研究背景与意义和国内外研究现状与进展。在此基础上进行课题的研究和设计。第二章首先对朗肯循环系统进行数学建模和分析,得到朗肯循环系统发电效率等参数的数学表达式。然后对用于海底热液口的微型汽轮机装置的每一级进行详细的热力学气动设计计算,得到用于结构设计的参数。第三章首先介绍用于海底热液口的微型汽轮机装置结构设计的要求。其次进行详细的结构设计。设计的结构能够较好的满足根据实际使用情况提出的各项要求。最后提出设计的结构存在的一些不足和可以改进的地方。第四章主要介绍对微型汽轮机装置的结构进行强度校核和有限元分析。分别介绍了对叶轮、隔板、叶片和转子进行有限元分析的情况。通过有限元分析确定设计的结构能够满足强度要求。第五章主要对微型汽轮机装置进行实验测试。通过实验测试发现设计的微型汽轮机装置能够输出较高的电能,并且能够适应输入循环工质的流量和压力的变化。第六章对本论文进行了总结和展望,并进一步提出了设计的微型汽轮机装置结构存在的问题和改进的方向。