МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА С ЦЕЛЬЮ ВАЛИДАЦИИ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО ДИОКСИДА УГЛЕРОДА НА ВОЗДУХ В КАЧЕСТВЕ РАБОЧЕГО ТЕЛА ДЛЯ ТУРБОМАШИН

К середине века выработка электроэнергии вырастет более чем в два раза, что приведет к увеличению выбросов парниковых газов, которые повышают вероятность глобального потепления. Одним из наиболее перспективных циклов по выработке электрической энергии является цикл Брайтона со сверхкритическим диоксидом углерода. Рабочее тело обладает высокой плотностью энергии, стабильными термическими и химическими свойствами. Для более глубокого исследования газодинамических и прочностных характеристик проточной части турбины, работающей на сверхкритическом диоксиде углерода, необходимо создание полномасштабного натурного экспериментального стенда. Однако свойства рабочего тела не до конца изучены, создание натурного стенда требует высоких затрат и повышенных мер безопасности, так как его работа характеризуется высокими значениями температуры и давления. В работе проведено моделирование сверхкритического диоксида углерода на воздух с использованием методики подобия. Для валидации численных экспериментов, проведенных в программном комплексе Ansys Workbench, выбран экспериментальный стенд, расположенный на базе Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Проведена комплексная оценка технического состояния стенда, выполнены замена и модернизация некоторых узлов. В рамках подготовки стенда выполнены тепловой и ресурсный расчеты подшипника. Разработаны и изготовлены новые форсунки подачи масла в подшипники. Проведены испытания масляной системы, которые показали, что объемный расход удовлетворяет оптимальным значениям из технического паспорта подшипника. Выполнен замер объемного расхода водяной системы. Была разработана современная измерительная система, обеспечивающая высокую точность экспериментов и позволяющая получать в настоящем времени основные характеристики турбины для дальнейших экспериментальных исследований.