[实用新型]一种用于5MW等级超临界二氧化碳向心透平的蜗壳

说明书

本实用新型属于发电设备技术领域，具体涉及一种用于5MW等级超临界二氧化碳向心透平的蜗壳，是针对现有超临界二氧化碳向心透平的蜗壳品种单一、流量较小、蜗管出口处流量分布不均匀的现状所提出的，其按功能划分为进气段和蜗管，进气段和蜗管内腔相交部位形成深蜗舌结构；蜗管的子午剖面型线为非对称圆形型线和非对称椭圆形型线，并以子午剖面A为基准，顺时针将剖面依次定义为子午剖面B至J，且沿位置角θ的递增方向子午剖面的截面积逐渐增大。本实用新型向心透平蜗壳的性能良好，流动损失小，可在变工况条件下安全稳定高效运行，且便于加工。

技术领域：

本实用新型属于发电设备技术领域，具体涉及一种用于5MW等级超临界二氧化碳向心透平的蜗壳。

背景技术：

超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术具有良好的发展潜力，在核能发电、船舶动力系统、工业废热发电等领域均具有广阔的应用前景。向心透平是影响机组效率的核心设备，蜗壳是向心透平重要的组成部件，性能良好的蜗壳，可使超临界二氧化碳以合适的角度和速度均匀地流入喷嘴，提高向心透平效率，减小工质对喷嘴叶片的冲击，延长向心透平的使用寿命，因此蜗壳型线至关重要。目前应用于超临界二氧化碳向心透平的蜗壳品种单一，多用于2MW功率等级以下的超临界二氧化碳向心透平，蜗壳适宜的流量较小，一般低于25kg/s，且蜗管出口处流量分布不均匀。因此研发设计一种适用于5MW等级的超临界二氧化碳向心透平蜗壳成为亟待解决的技术问题，并且随着超临界二氧化碳发电技术的成熟与功率等级的提升，该蜗壳具有广阔的市场前景。

实用新型内容：

本实用新型为克服上述缺陷，提供了一种用于5MW等级超临界二氧化碳向心透平的蜗壳，该向心透平蜗壳的性能良好，流动损失小，变工况条件下总压损失小。

本实用新型采用的技术方案在于：一种用于5MW等级超临界二氧化碳向心透平的蜗壳，按其功能划分依次为进气段和蜗管，且蜗管外缘呈螺旋线型，所述进气段包括上下设置的进气段上截线和进气段下截线，所述进气段上截线和进气段下截线分别与水平安装线的夹角α均≤3°，进气段和蜗管内腔相交部位形成蜗舌结构，且进气段和蜗管内腔相交部位形成的蜗舌位置角β＜45°，蜗舌部位的圆角半径r为5mm；蜗管的子午剖面型线为非对称圆形型线和非对称椭圆形型线，并以子午剖面A为基准，顺时针将剖面依次定义为子午剖面B、子午剖面C、子午剖面D、子午剖面E、子午剖面F、子午剖面G、子午剖面H、子午剖面I和子午剖面J，所述子午剖面A、子午剖面B、子午剖面C、子午剖面D、子午剖面E、子午剖面F和子午剖面G的位置角θ的变化范围为90°～360°，且在该位置角θ变化范围内的子午剖面为非对称圆形型线，圆形中心到蜗壳中心线的距离y的变化范围为256.7～295.6mm，圆形半径Rc的变化范围在34.2～73.1mm；子午剖面H、子午剖面I和子午剖面J的位置角θ的变化范围为11.25°～45°，且在该位置角θ变化范围内的子午剖面为非对称椭圆形型线，椭圆形中心到蜗壳中心线的距离y′的变化范围为232.11～245.9mm，椭圆形的长半轴长度LR的变化范围为14～24mm，椭圆形的短半轴长度SR的变化范围为9.61～23.4mm，且沿位置角θ的递增方向子午剖面的截面积逐渐增大，喷嘴环外径d为445mm。

优选地，所述进气段上截线和进气段下截线分别与水平安装线的夹角α均为3°，蜗舌部位所在的位置角β为39°，所述蜗管在子午剖面A的位置角θ为360°，圆形中心到蜗壳中心线的距离y为295.6mm，圆形半径Rc为73.1mm。

优选地，所述进气段上截线和进气段下截线分别与水平安装线的夹角α均为3°，蜗舌部位所在的位置角β为39°，所述蜗管在子午剖面B的位置角θ为315°，圆形中心到蜗壳中心线的距离y为290.3mm，圆形半径Rc为67.8mm。

优选地，所述进气段上截线和进气段下截线分别与水平安装线的夹角α均为3°，蜗舌部位所在的位置角β为39°，所述蜗管在子午剖面C的位置角θ为270°，圆形中心到蜗壳中心线的距离y为284.7mm，圆形半径Rc为62.2mm。