AxCYCLE的案例
使用sCO2作為工質設計葉輪機械時的考慮事項
工程師可以在圖1所示的AxCYCLE?工具中模擬這種再壓縮sCO2循環。隨著尺寸的增加，透平和再壓縮壓縮機的最有效配置分別從徑向向軸向轉變，適用于大約為30 MW到100 MW的范圍。可以在圖2中查看適用于不同功率范圍的葉輪機械及其部件的類型。循環中的主壓縮機會選取徑向配置用在所有發電規模上，這是由于它在臨界點附近運行，它較低的體積流量和寬泛的工作范圍可以促進工質性質的變化。
圖1 – AxCYCLE中模擬的再壓縮循環
圖2 – sCO2循環中各組件的類型及適用功率范圍
壓縮機設計考慮事項
開式（帶有完全可見的葉片）和閉式葉輪均可用于離心式壓縮機設計。 閉式葉輪通過消除葉尖泄漏而提高了效率，其性能不受轉子和定子組件之間軸向熱增長失配的影響。 而且，與開式葉輪相比，閉式葉輪通常不易發生疲勞故障。 因此，在大多數sCO2循環中，閉式葉輪被認為是更有利的，因為高壓和高密度流體將需要非常緊密的間隙以保持盡可能小的泄漏。 sCO2葉輪中的高流體密度還將影響葉片主導模式的固有頻率，并產生相對較高的空氣動力學載荷振幅。 因此，葉輪設計應考慮由上游和下游定葉片部件（例如進口導葉，擴壓器葉片）的尾波激發所產生的動應力造成的周期性激勵對葉片的影響。
從空氣動力學性能方面來看，必須考慮到一些獨特的設計注意事項。 首先，由于壓縮機功率對循環效率具有一階影響，因此應優化良好的設計以最大程度地提高設計點效率。 其次，主壓縮機部分的入口條件通常在工作流體的臨界點附近，以減少壓縮功并最大化循環輸出。 為了在臨界點附近順利運行，設計時要考慮到進口處溫度變化較小，而氣體特性變化范圍較大這一特點。
在設計的所有階段，使用精確的工質屬性模型來捕獲氣體中的實際氣體變化至關重要。
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SoftInWay是一個已有20年歷史，全球設有多個辦公室的葉輪機械領域的專業公司，公司旗下擁有自主研發的集設計，分析和優化為一體的專業葉輪機械設計軟件平臺AxSTREAM。優質的軟件及迅速的技術支持體驗，已獲得全球450多家客戶的信賴及肯定。
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展開 非設計工況下超臨界二氧化碳燃氣輪機底循環的軸配置分析比較
本次研究使用到以下軟件工具：
AxCYCLE? 用于執行循環熱力學計算；在設計點對壓縮機和透平進行初始設計時，AxSTREAM? 中的解決方案生成器有助于在給定的邊界條件下找到可能的機器設計；在AxSTREAM? 中，Meanline(1D） / Streamline(2D)求解器針對設計和非設計工況計算了葉輪機械的參數和性能，包括質量流量、壓力、功率和效率等。AxSTREAM ION? 用于將上述所有模塊和工具集成到一個仿真系統中，實現數字孿生，并執行自動化過程。本次研究還利用NIST RefProp[10]工具來確定CO2的熱力學和傳輸物理性質。
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