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本文分别研究了工质流量，热源温度以及冷却水流量对ORC低温余热发电系统向心透平膨胀机转速的影响；并利用ANSYS Workbench对向心透平膨胀机进行了临界转速分析；并对向心透平转子系统结构进行优化。主要研究内容如下： （1）在ORC低温余热发电实验台上进行的变热源温度实验研究结果表明：保持有机工质质量流量0.22kg/s、冷凝水温度17℃及流量1.1kg/s不变，调节热源温度从105~130℃，向心透平存在最大工作转速54664r/min，最佳工作转速52256r/min。 （2）在ORC低温余热发电实验台上进行的变工质流量实验研究结果表明：保持热源温度为系统最佳热源温度120℃，冷凝水温度17℃不变，有机工质质量流量在0.116~0.264kg/s范围变化时，向心透平存在最高工作转速53166r/min；透平存在最佳工作转速33260r/min。 （3）在 ORC低温余热发电实验台上进行的变冷却水流量实验研究结果表明：保持热源温度120℃，冷凝水温度22℃，有机工质流量为0.22kg/s不变，调节冷却水流量在0.32~1.11kg/s范围变化时，系统存在最佳冷却水流量0.546kg/s；透平最大工作转速43673r/min，最佳转速43266r/min。 （4）利用ANSYS Workbench对向心透平转动系统进行的临界转速分析结果表明：该转子系统一阶临界转速为1273r/min，二阶临界转速为81362r/min。试验测得的变工况下透平最佳转速及最大转速均偏离透平临界转速一定裕度，能够避开临界转速安全稳定运行。 （5）研究了转子系统结构参数对临界转速的影响。结果表明：临界转速随轴承支撑刚度的增加先急速增大，后缓慢增加，实验装置轴承刚度安排合理；临界转速随轴承跨距的增加而增大，但波动不大；临界转速随轴尾伸长量的增加先保持不变后迅速下降。