朗肯循环实验装置

1、产品简介

配备单级轴向冲击式涡轮机，电磁锅炉先对水做锅炉预热处理，再将蒸汽进行蒸气过热处理，过热蒸汽进入涡轮机膨胀做功。随后，蒸汽经水冷式冷凝器冷凝。冷凝水经二次冷凝，实现余热回收处理，充分利用余热。可进行研究预热处理和蒸汽过热度对涡轮机效率的影响，以及不同过热蒸汽参数(如温度、压力)对热效率的影响。计算朗肯循环参数，分析优化蒸汽参数以提升能量转换效率。实验中，传感器实时监测各关键点温度、压力和流量，涡轮机转速和扭矩由涡流制动器处电子测量装置测定，可在数字显示器读取，也能通过 USB 接口传至计算机进行数据处理与分析。

2、学习目标：

2.1探究朗肯循环运作机制。

2.2不同工况下涡轮机输出性能测定。

2.3功率与扭矩曲线测定。

2.4特定工况下循环各级能量转换效率研究研究。

2.5预热处理对蒸汽生成率的影响。

2.6研究蒸汽过热度对涡轮机工作效率的影响。

2.7评估余热回收对整个系统能源利用率的提升利用率的提升效果。

2.8朗肯循环蒸汽消耗特性研究

2.9涡轮机部件损失现象调查分析

2.10总体效率与理论效率对比研究

2.11压力-温度关系曲线测量

3、产品特点

3.1冷凝水可二次回收余热，提高能源效率

3.2采用涡流制动器施加负载，轴端装有非接触式迷宫密封件及密封蒸汽回路，配备多种安全装置,确保设备安全稳定

3.3通过在锅炉进口处增设预热装置，可以提高实验中蒸汽产生的效率。

3.4测量数据可直接读取于数字显示器，或通过USB接口传输至计算机，便于数据处理与分析，提高实验效率。

4、显示控制单元

4.1手动或自动记录数据

4.2根据时间或设定间隔进行数据捕获

4.3实时数据以数字形式显示

4.4实时记录数据，便于后续打印和分析

4.5数据可导出，供其他软件使用

4.6创建并打印图表和数据表

4.7支持可定制的布局选项

5、基本参数

发电功率:100W

单级轴流式涡轮

转子内径:最大54mm     最大速度: 40000min

最大入口压力:9bar abs.    最大出口压力:1bar abs.

标称输出功率:50W

5.1.测量范围

压力: 0~16bar (蒸汽)    0~1.6bar(冷凝器)

压差:0~50mbar    流量:0~720L/h(冷却水)   

速度: 0~50000min⁻¹  扭矩:0~70Nmm

温度:0~400℃

水连接:350L/h,排水

5.2.电磁锅炉

工作电源:380V,9kW     锅炉压力:700kPa

锅炉蒸汽最高温度:170℃    锅炉容积:18L

5.3 ▲三维参数化设计系统

设计模块

（1）系统包括的功能模块分别为：基本资料、热力计算、结构设计、强度分析、性能评估、辅助系统设计、材料选择、经济性分析、三维可视化建模；

（2）账户数据库应区分教师与学生账户功能。教师账户功能应具有学生账户管理、虚拟实验内容编辑、实验报告评审、成绩管理等。学生账户功能应具有实验报告查看，成绩查询等。

（3）虚拟实验系统包含朗肯循环课程设计模块、朗肯循环三维模型视频讲解演示两部分。

（4）系统支持用户输入的朗肯循环各构造参数，自动生成和调整相应的三维BIM模型结构；

（5）三维BIM模型颜色材质搭配合理，可视化效果好；

（6）系统支持通过输入不同朗肯循环各组成部分的构造参数，按照朗肯循环设计流程，快速自动生成不同布置、不同结构的三维朗肯循环BIM模型；

（7）系统能够自动生成相应的朗肯循环设计报告和三维设计图；

（8）响应文件中需要提供朗肯循环参数化建模设计计算流程报告1份和朗肯循环设计图纸1份。

5.4▲朗肯参数设计计算参数

(1) 基础资料模块，包括：工程资料、热力参数、流体特性资料、材料性能资料、课程设计指导书等；

(2) 朗肯循环装置基本参数和结构的选择模块：蒸汽初参数的确定、排汽压力的确定、对中间再热式朗肯循环装置有再热蒸汽参数确定的问题；对调节抽汽式朗肯循环装置有抽汽压力确定的问题、朗肯循环装置型式(如冲动式的、反动式的等)选择、配汽方式的选择。

(3) 朗肯循环装置热力过程曲线的拟定模块：进汽量的估算、相对内效率的估计、热力过程曲线的拟定、抽汽回热系统热平衡初步计算。

(4) 抽汽回热系统热平衡初步计算模块：给水温度的确定、回热抽汽级数的选择、除氧器工作压力的选择、拟定回热系统图、回热系统热平衡的初步计算。

(5) 漏汽量的计算模块：阀杆漏汽量的计算、轴封漏汽量的计算。

(6) 调节级的选择与计算模块：调节级的选择、理想焓降的选择、反动度的选择、平均直径的选择、热力计算。

(7) 压力级的级数确定和焓降分配模块：平均直径的确定、级数的确定、各级理想焓降的确定。

(8) 抽汽回热系统的热平衡计算模块：包括热平衡计算数据流图的生成。

(9) 逐级详细计算及对计算结果的修正模块。

(10) 朗肯循环装置转子轴向推力的计算模块，包括轴向推力数据流图的生成。

(11) 通流部分三维设计结果生成模块：三维可视化建模模块，包括：根据设计参数自动生成三维模型、模型动态展示、模型干涉检查。

(12) 课程设计报告生成模块。按照学校要求自动生成相应格式的课程设计报告。

5.5▲朗肯课程设计训练模块

（1）基于三维仿真技术，建立朗肯循环装置的BIM仿真模型，辅助学生完成朗肯循环装置课程设计，所有的设计步骤都基于该模型进行操作。

（2）支持对三维仿真场景中模型的控制操作，如：放大、缩小、旋转等，支持一键视角恢复功能。

（3）支持BIM模型上展示不同功能种类的标签，支撑朗肯循环装置课程设计中多类型的设计任务，标签类型包括但不限于：

①说明类：支持展示文字、图片等设计信息；

②计算类：支持用户对计算数据的输入，承载主要设计内容；

③图示类：支持用户依据设计要求上传相关图纸；

④表格类：支持用户填写相关表格；

（4）支持设计过程的知识点展示，以文字、图片等方式说明本任务的主要内容、注意要点等；

（5）支持设计过程中对任务书、工程资料、设计规范的查看，支持放大、翻页、切换等交互操作；

（6）支持用户任意选择并查看设计任务，包括但不限于：设备认知、基础资料确定、各部分尺寸计算等。

（7）支持导出已完成任务的相关数据，并在桌面生成文件，方便用户继续上次进度完成课程设计。

（8）支持用户查看成绩，并以word文件型式导出设计报告。

（9）支持用户自主配置任务书、工程资料、设计规范等资料，其中任务书为1份PDF文件，工程资料、设计规范可上传多份PDF文件。

（10）支持用户对设计任务的自主配置，包括：设计内容配置、模型场景配置、标签配置、设计任务添加、删除和名称修改等。

（11）模型场景配置支持模型状态的调整与切换，如白模展示、透明展示、真实材质展示、隐藏等；

（12）支持用户自主配置设计任务的标签种类，依据设计要求完善该任务下包含的标签种类，以多种标签类型丰富人机交互方式，营造更好的互动体验；

（13）支持对标签中心点的自主配置，方便用户观察模型对应的设计内容。

（14）支持设置各个设计任务的初始视角，方便用户对设计内容进行细致观察。

（15）支持用户对数据流的自主设置，针对计算标签中的输入框，用户可自主设置得分分值，包括公式判定与范围判定两种判定型式，较完善的评测系统。