蒋芸慧 陈亚平 吴嘉峰 顾花朵

(东南大学能源与环境学院, 南京 210096)

在超临界二氧化碳(s-CO2)动力循环、有机朗肯循环(ORC)发电系统以及工业余热动力回收等循环系统中,容积式膨胀机因具备中小功率、中小流量、工频转速、较低膨胀比、较低成本等特点而被广泛建议采用[1-4].相较于透平式膨胀机,容积式膨胀机在实际运行中具有更强的灵活性和稳定性.然而各类容积式膨胀机亦存在各自的缺点,其中活塞式膨胀机存在着进排气阻力大、动平衡性能差、工作噪音大以及机械磨损等问题[5]；螺杆式膨胀机则存在三角区泄漏、承压承温较低(不超过3 MPa和250 ℃)、工艺复杂、成本高等缺点[6]；涡旋膨胀机的几何结构较复杂,且其旋转惯性力不易平衡,泄漏损失较大[7].滑片式膨胀机的机械结构简单,制造成本较低,但是气缸与滑片之间的摩擦磨损和内部泄漏带来的效率偏低问题是其推广应用的主要阻碍[8-9].其中,运动滑片顶端与静止气缸内壁之间和转子与气缸内壁相切处的相对运动均会产生摩擦磨损,影响膨胀机使用寿命,造成能量损耗和效率降低.为减少摩擦,通常会在工质中混入一定量的润滑油,但是润滑油的存在会造成额外膨胀损失,并使得换热器的性能变差.对于泄漏问题,Vodicka等[10]的研究表明,通过将滑片式膨胀机内部间隙由0.15 mm减小到0.05 mm可有效减少内部泄漏,使其等熵效率由0.46提升至0.55.

针对滑片式压缩机中存在的同样问题,屈宗长[11]提出了一种只有一块……