船用燃气轮机回热器设计的数值研究.pdf

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1、第7卷第5期中国舰船研究Vol.7No.5第20125期年10月ChineseJournalofShipResearchOct.2012doi：10.3969/j.issn.1673－3185.2012.05.014船用燃气轮机回热器设计的数值研究郑春兵海军驻青岛造船厂军事代表室，山东青岛266002摘要：回热器是提高船用燃气轮机效率的关键部件，其性能的优劣直接影响燃气轮机的特性。以往的文献在介绍回热器设计时，没有考虑冷热两侧气体（分别为空气和燃气）不同的热力性质。考虑这一实际情况，以某型船用三轴简单循环燃气轮机为母型进行回热改造

2、，采用迭代计算的方法，编制计算程序，进行回热器的数值设计，并分析其对燃气轮机的性能的影响。结果表明，随着回热器回热度的增大，燃气轮机的效率不断提高；但当回热度超过一定值时，效率不仅不再提高，反而有所降低。关键词：燃气轮机；回热器；设计；仿真中图分类号：U664.13文献标志码：A文章编号：1673－3185（2012）05－79－04NumericalStudyontheDesignofaRegeneratorforMarineGasTurbinesZHENGChun-bingNavalRepresentativeOfficein

3、QingdaoShipyard，Qingdao266002，ChinaAbstract：Theregeneratorisakeycomponentinamarinegasturbineanddeterminestheperformanceofthegasturbinedirectly.However，inmostopenliteraturesrelatedtoregenerators，thedifferentthermalcharacteristicsofairandgasonthehot-andcold-sidewerenotc

4、onsidered.Inthispaper，amarinetri⁃ple-shaftsimplecyclegasturbinewasadoptedastheprototype，andanimprovedmarineregeneratorwasdesignedusingtheiterativeapproach.Then，theexacteffectsinducedbytheregeneratoronthegasturbinewereanalyzed.Theresultsshowthatthegasturbine’sworkingef

5、ficiencyincreasesalongwiththeregenera⁃toreffectiveness，anddecreasesconsiderablywhentheregeneratoreffectivenessexceedsacriticalvalue.Keywords：gasturbine；regenerator；design；simulation失通常也被视为定值，这些简化计算措施明显会0引言造成计算结果的误差，并不能完全反映工程实船用燃气轮机回热器通常是一种间壁式换热际。本文将回热器作为船用燃气轮机的一个关键器，其

6、功能是回收动力涡轮出口燃气的部分热量，部件，在考虑回热器冷热两侧的实际工质热力性预热压气机出口的空气，从而提高燃气轮机的热质和气体在回热器通道中的压力损失变化的基础效率。与船用燃气轮机的设计要求相同，人们总上，进行了船用回热器的设计并分析了其对燃气是希望设计的回热器在满足主要热力性能指标的轮机性能的影响。前提下质量尽可能轻、结构尽可能紧凑和换热效1回热器的选型［1-6］果尽可能佳。以往开展该项研究时，往往侧重［7］于单纯的回热器设计，没有考虑回热器换热器两回热器主要有3种设计方案：固定管板式、侧气体（一侧为空气，一侧为燃气）的不同

7、热力性螺旋板式和板翅式。通常，采用传热效率、流体阻质，且气体在回热器通道中流动时产生的压力损力、结构紧凑程度以及制造成本等特征量指标来收稿日期：2012－02－20作者简介：郑春兵（1971－），男，工程师。研究方向：舰船动力系统优化。E⁃mail：wwh_gt@sina.com通信作者：郑春兵。80中国舰船研究第7卷描述回热器设计方案的优劣程度。每个设计方案钎焊成整体，可得到最常用的逆流、并流、错流、错中特征值的权重（权重表示在评价过程中是被评逆流板翅式换热器板束。相关资料表明，在同样价对象的不同侧面的重要程度的定量分配，对各的

8、条件下，逆流时的平均温差总是大于并流时的评价因子在总体评价中的作用进行区别对待）和平均温差，而平均温差相同时逆流所需换热面积隶属度（每个方案的所有指标分别隶属于优等方最小。所以，船用燃气轮机回热器设计成逆流式案中的程度，即隶属度，在区间［0，1］内