超临界二氧化碳(S-CO2)循环发电技术是未来发电市场极具前景的发展方向,透平是循环的核心部件,直接决定S-CO2发电系统的动力性和经济性。借鉴蒸汽透平的设计理论和经验进行了300MW等级S-CO2系统透平设计,利用哈汽公司高性能叶型数据库进行三维叶型设计。三维气动性能分析表明,S-CO2透平气动性能优良,流量、效率、功率等指标满足设计要求。有限元分析表明,典型级动叶片应力、频率合格,设计方案可行。

针对高温镁水制氢过程中产生的高温水蒸汽-氢气(H2O-H2)二元混合气体,为实现余热回收,提高能源利用效率,提出一种适用于高温下H2O-H2二元混合气体的透平设计。采用响应曲面法与计算流体动力学耦合的优化设计方法(RSM-CFD方法),设计出适用于高温H2O-H2混合工质的单级汽轮机叶栅结构。并应用计算流体动力学软件(CFX)对该单级汽轮机叶栅结构进行三维气动性能分析,结果表明高温H2O-H2混合透平内功率为1500 W,等熵效率达到70%,该混合工质透平气动性能优良,可满足设计要求。该设计方法对其他混合工质透平设计具有一定的指导作用。