[实用新型]一种部分进气轴流式超临界二氧化碳透平膨胀机

说明书

本实用新型公开了一种部分进气轴流式超临界二氧化碳透平膨胀机，包括涡轮部分和电机部分；所述涡轮部分采用部分进气轴流气动方式，包括部分进气喷嘴和叶轮，所述部分进气喷嘴上设置有至少一条喷嘴流道，经过所述部分进气喷嘴加速的工质轴向进入所述叶轮以驱动所述叶轮旋转；所述电机部分包括电机轴，所述叶轮固定连接在所述电机轴上，通过所述叶轮的旋转带动所述电机轴旋转，从而带动电机发电；所述涡轮部分和电机部分之间通过四段碳环密封结构实现动密封。本实用新型采用部分进气轴流气动方式可以增加叶片高度易于加工叶轮和降低透平转速易于高速电机和轴承的匹配，实现透平膨胀机在小功率量级的高效热功转换。

技术领域

本实用新型涉及透平膨胀机技术，特别涉及一种适用于跨临界二氧化碳动力循环或者二氧化碳布雷顿循环的部分进气轴流式超临界二氧化碳透平膨胀机。

背景技术

跨临界二氧化碳动力循环(简称CTPC)或者布雷顿循环是一种以超临界二氧化碳为工质的朗肯循环热发电系统，在核能、太阳能、生物质能、地热、发动机余热回收及工业余热等领域有着广泛的应用前景。与其他余热回收技术相比，其效率相对较高，系统简单，运行维护成本低，而且以二氧化碳为工质无毒，不易燃易爆，泄露亦不会导致臭氧层破坏。透平膨胀机作为二氧化碳动力循环的热功转换的核心部件，其效率直接影响循环的效率及机组的技术经济性。

轴流式透平膨胀机作为二氧化碳动力循环系统透平膨胀机的一种，其研究目前主要集中于兆瓦或者百千瓦级别而且气动形式多为全周进气，目前全世界关于小功率超临界二氧化碳透平膨胀机的研究也是少之又少，小功率量级的二氧化碳膨胀机多采用涡旋或活塞等容积式膨胀机且其效率普遍偏低。因此，有必要寻求一种更高效的小功率量级的二氧化碳透平膨胀机适用于余热量较小的应用场合。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对小功率量级的二氧化碳动力循环，提供一种部分进气轴流式超临界二氧化碳透平膨胀机，本实用新型膨胀机采用部分进气轴流气动方式，结构布置简单，能够实现低功率量级的高效热功转换。

本实用新型所采用的技术方案是：一种部分进气轴流式超临界二氧化碳透平膨胀机，包括涡轮部分和电机部分；

所述涡轮部分包括：

进气蜗壳，所述进气蜗壳包括第一端面和第二端面，所述进气蜗壳的第一端面设置有膨胀出气口；

喷嘴环座，所述喷嘴环座包括第一端面和第二端面，所述喷嘴环座的第一端面与所述进气蜗壳的第二端面固定连接、并与所述进气蜗壳的内腔形成进气室；

部分进气喷嘴，所述部分进气喷嘴固定连接在所述喷嘴环座的第一端面上；所述部分进气喷嘴上设置有至少一条喷嘴流道，所述喷嘴流道的进气口与所述进气室相连通；以及，

叶轮，所述叶轮设置在所述部分进气喷嘴与所述膨胀出气口之间，所述喷嘴流道的出气口位于所述叶轮的叶片位置，使得经过所述部分进气喷嘴加速的工质轴向进入所述叶轮以驱动所述叶轮旋转；

所述电机部分包括：

膨胀机机体，所述膨胀机机体包括第一端面和第二端面，所述膨胀机机体的第一端面与所述喷嘴环座的第二端面固定连接；以及，

电机轴，所述电机轴设置在所述膨胀机机体的中心，所述电机轴包括第一端部和第二端部，所述电机轴的第一端部穿出所述膨胀机机体外并依次穿过所述喷嘴环座和所述部分进气喷嘴至所述进气蜗壳内，所述叶轮固定连接在所述电机轴上，通过所述叶轮的旋转带动所述电机轴旋转，从而带动电机发电。

进一步地，所述部分进气喷嘴的进气度为1/31～1。

进一步地，当所述喷嘴流道设置有两条或两条以上时，两条或两条以上所述喷嘴流道沿所述部分进气喷嘴的圆周方向均匀布置。