本发明涉及一种多级轴流透平及其工作方法，具体涉及一种再热式多级轴流透平及其工作方法。
背景技术：
透平在能源行业中广泛使用，它是布雷顿循环系统、朗肯循环系统以及上述两种系统的组合系统中将气态或超临界态流体内能转换成轴功的重要的旋转机械设备。在采用多级轴流透平中，气态或超临界态流体做功的过程中，流体的温度会相应降低，而温度的降低导致流体做功的内能品位降低。若能实现流体在高温点处等温吸热并做功，在低温点处等温放热，则可使循环系统的效率更加接近系统的理想循环效率。目前，为了提高循环系统效率，研究人员提出了再热技术，即为：将流体从高压缸透平的出口引出进行加热，加热后再将流体送至中压缸透平的进口，流体再推动中压缸透平做功，此方法可以使系统循环效率提升1％以上。现有循环系统的再热技术所需空间较大，结构复杂，所以仅能应用于大型汽轮机组的高压缸和低压缸之间。上述技术，虽能在一定程度上提高了发电系统的热效率，但不能用于提高高压缸透平的热效率，而且主流流体流经再热通道时会还必然带来一定的压力损耗，适用范围很窄。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种再热式多级轴流透平及其工作方法，该透平及其工作方法能够有效的提高多级轴流透平的热效率，并且能够有效的避免主流介质的压力损耗。
为达到上述目的，本发明所述的再热式多级轴流透平包括机匣、轮毂、若干动叶及若干静叶，各动叶与各静叶沿主流工质流通的方向依次交错分布，且动叶的下端与轮毂相连接，静叶的上端与机匣相连接，静叶的下端与轮毂活动连接，机匣上设有若干热流体进口环型腔及若干热流体出口环型腔，机匣内开设有若干第一内热流道及若干第二内热流道，静叶片内设有第三内热流道，一个静叶对应一个热流体进口环型腔、一个热流体出口环型腔、一个第一内热流道及一个第二内热流道，热流体进口环型腔的热流体介质出口依次经对应第一内热流道、对应静叶中的第三内热流道及对应第二内热流道与对应热流体出口环型腔的热流体介质入口相连通。
轮毂的侧面设有若干环形凹槽，其中，一个环形凹槽对应一个静叶，静叶的下端内嵌于对应环形凹槽内。
第一内热流道的横截面为方形、梯形、多边形、圆形或椭圆形；
第二内热流道的横截面为方形、梯形、多边形、圆形或椭圆形；
第三内热流道的横截面为方形、梯形、多边形、圆形或椭圆形。
第一内热流道为直通道结构、折转通道结构、突扩结构、突缩结构、肋结构、冲击腔室结构或冲击套筒结构；
第二内热流道为直通道结构、折转通道结构、突扩结构、突缩结构、肋结构、冲击腔室结构或冲击套筒结构；
第三内热流道为直通道结构、折转通道结构、突扩结构、突缩结构、肋结构、冲击腔室结构或冲击套筒结构。
沿主流工质流通的方向，各静叶的尺寸逐渐增大。
沿主流工质流通的方向，各动叶的尺寸逐渐增大。
本发明所述的再热式多级轴流透平的工作方法包括以下步骤：
热流体进口环型腔输出的热流体介质依次经对应第一内热流道、对应静叶中的第三内热流道及对应第二内热流道进入到对应热流体出口环型腔中，实现对静叶及机匣的加热，主流介质流经轮毂与机匣之间的通道，其中，主流介质对动叶做功，使主流介质的温度及压力下降，主流介质与静叶及机匣进行换热，使主流介质的温度升高。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的再热式多级轴流透平及其工作方法在具体操作时，机匣内开设有若干第一内热流道及若干第二内热流道，静叶片内设有第三内热流道，热流体进口环型腔输出的热流体介质依次经对应第一内热流道、对应静叶中的第三内热流道及对应第二内热流道进入到对应热流体出口环型腔中，实现对静叶及机匣的加热，主流介质在流经时，通过与静叶及机匣进行换热，完成对主流介质的加热，提高各级透平进口处主流介质的温度，从而有效的提高多级轴流透平的热效率，避免传统再热技术只能提高高压缸汽轮机及及低压缸汽轮机之间的工作介质温度及低压缸汽轮机的做功工质进口温度的缺点。另外，需要说明的是，本发明不需要独立空间放置再热结构，主流介质不需要进入到独立的再热通道，没有附加压力损失，适用范围较为广阔。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的工作原理图。
其中，1为动叶、2为轮毂、3为静叶、4为热流体出口环型腔、5为机匣、6为第三内热流道、7为热流体进口环型腔、8为第一内热流道、9为第二内热流道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的再热式多级轴流透平包括机匣5、轮毂2、若干动叶1及若干静叶3，各动叶1与各静叶3沿主流工质流通的方向依次交错分布，且动叶1的下端与轮毂2相连接，静叶3的上端与机匣5相连接，静叶3的下端与轮毂2活动连接，机匣5上设有若干热流体进口环型腔7及若干热流体出口环型腔4，机匣5内开设有若干第一内热流道8及若干第二内热流道9，静叶3片内设有第三内热流道6，一个静叶3对应一个热流体进口环型腔7、一个热流体出口环型腔4、一个第一内热流道8及一个第二内热流道9，热流体进口环型腔7的热流体介质出口依次经对应第一内热流道8、对应静叶3中的第三内热流道6及对应第二内热流道9与对应热流体出口环型腔4的热流体介质入口相连通。
轮毂2的侧面设有若干环形凹槽，其中，一个环形凹槽对应一个静叶3，静叶3的下端内嵌于对应环形凹槽内；第一内热流道8的横截面为方形、梯形、多边形、圆形或椭圆形；第二内热流道9的横截面为方形、梯形、多边形、圆形或椭圆形；第三内热流道6的横截面为方形、梯形、多边形、圆形或椭圆形。第一内热流道8为直通道结构、折转通道结构、突扩结构、突缩结构、肋结构、冲击腔室结构或冲击套筒结构；第二内热流道9为直通道结构、折转通道结构、突扩结构、突缩结构、肋结构、冲击腔室结构或冲击套筒结构；第三内热流道6为直通道结构、折转通道结构、突扩结构、突缩结构、肋结构、冲击腔室结构或冲击套筒结构。
沿主流工质流通的方向，各静叶3的尺寸逐渐增大；沿主流工质流通的方向，各动叶1的尺寸逐渐增大。
本发明所述的再热式多级轴流透平的工作方法包括以下步骤：
热流体进口环型腔7输出的热流体介质依次经对应第一内热流道8、对应静叶3中的第三内热流道6及对应第二内热流道9进入到对应热流体出口环型腔4中，实现对静叶3及机匣5的加热，主流介质流经轮毂2与机匣5之间的通道，其中，主流介质对动叶1做功，使主流介质的温度及压力下降，主流介质与静叶3及机匣5进行换热，使主流介质的温度高。
本发明通过对静叶3及机匣5的加热，使机匣5内壁表面、静叶3表面与主流介质接触面的温度明显高于主流介质的温度，实现对主流介质的换热，热流体介质的热量以热传导、对流换热、热辐射的方式向静叶3及机匣5传递，从而提高主流介质的温度，主流介质每流经过一列动叶1，主流介质则对该动叶1做功使主流介质的温度及压力降低，主流介质每经过一列静叶3，都能通过热交换的方式提高主流介质的温度参数。对下一级透平叶片来说，在质量流量不变的情况下，可以提高该级透平的进口温度；对于多级轴流透平来说，每级静叶3都采用上述再热方案，则可以极大的提高多级透平的做功能力，提高透平及循环系统的效率。
本发明不影响及限制主流介质的流动，不需要额外的空间，可用于单轴或多轴、单缸或多缸的再热式多级轴流透平，能够适用于地面超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统、工业透平等设备。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。