侯国莲，胡国强，毕珊珊，张建华

（华北电力大学 控制与计算机工程学院，北京102206）

膨胀机是有机朗肯循环系统（简称ORC 系统）中一个重要的部分，它利用从蒸发器出来的高温高压气体工质输出机械能并且带动发电机发电，实现了由机械能到电能的转化，工作原理如图1所示. 目前，用于ORC 系统的膨胀机主要分为两类：一类是速度型膨胀机，它利用喷嘴和叶轮将高温高压工质气体转化为高速流体，然后再将高速流体的动能转化为旋转机械能.速度型膨胀机功率越小，转速越高，甚至可能达到每分钟十几万转，因而速度型膨胀机不可能做得很小［1］.当前国内外关于ORC系统的研究大都属于小型或微型系统［2-4］，膨胀机不可能做得很大，因此速度型膨胀机只适用于小型或微型的有机朗肯循环系统.另外一类是容积式膨胀机，通过改变体积来获得膨胀比和焓降，适合于小流量、大膨胀比的场合，同时其输出功率较小，转速较低，并且输出功率随着转速的增大而增大，适用于小型或微型的ORC系统［1］.

图1 有机朗肯循环系统工作原理图Fig.1 Working principle of an organic Rankine cycle system

涡旋式膨胀机是容积式膨胀机的一种，由于其造价低、转速小和膨胀比大，在ORC 系统的研究中越来越受到人们的关注，关于涡旋式膨胀机的研究也越来越多.高小军等［5］研究了用于回收PEM 燃料电池能量的涡旋式膨胀机的性能，并且进行了该膨胀机的数字仿真.Vincent等［6-7］用涡旋式膨胀机的半经验模型预测了膨胀机在ORC 系统中的性能……