面向月球基地的有机工质透平/泵一体化设计及变工况特性

作者：王国强; 章恺; 吕小静; 翁一武^*

来源：热能动力工程, 2023, 38(11): 1-10.

DOI：10.16146/j.cnki.rndlgc.2023.11.001

• 透平/泵一体化
• 数值模拟
• 变工况性能
• 有机工质
• 月球基地

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。

• 单位
  上海交通大学