Methods for design of radial-axial turbines for ORC cogeneration unit working with MDM

Abstract

The paper describes two methods of design of blading systems of radial-axial turbines for an Organic Rankine Cycle (ORC) cogeneration unit working with silica oil MDM. Preliminary design of the turbine flow part draws on methods of 1D calculation and pre-selection of basic geometric characteristics. Final design involves also methods for construction of 3D geometry and methods of 3D flow calculations of the turbine flow part. 3D numerical calculations of turbine flows are made with the help of the software package IPMFlow, developed based on the earlier codes FlowER and FlowER-U, or using the software complex ANSYS. 100 kW ORC turbine designs with the single-stage radial-axial turbine are elaborated in this paper.

Описано два метода проектирования проточных частей турбин радиально-осевого типа для когонерационной установки, работающей по органическому циклу Ренкина, использующей в качестве рабочего тела силикатное масло (MDM). Предварительное проектирование проточной части основано на методе 1D расчетов и предварительного выбора основных геометрических характеристик. Окончательная доводка геометрии проточной части включает в себя также методы построения 3D геометрии и методов 3D расчета течения в проточной части турбины. Модель 3D турбулентного течения реализована в программном комплексе IPMFlow, который является развитием программ FlowER и FlowER-U и программном комплексе ANSYS. Представлены примеры разработанных проточных частей турбин энергетических машин мощностью 100 кВт.