中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)性能研究與優(yōu)化.pdf

1、改變能源結(jié)構(gòu)，優(yōu)化現(xiàn)有能源利用方式，是緩解能源危機(jī)的有效手段。有機(jī)朗肯循環(huán)作為一種新型余熱利用技術(shù)，因其結(jié)構(gòu)簡單、效率高、投資少、環(huán)境友好性等特點，能夠有效提高能源利用率，有助于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。
　　本文針對中低溫余熱，對有機(jī)朗肯循環(huán)進(jìn)行多目標(biāo)的熱力性能研究。以熱經(jīng)濟(jì)學(xué)指標(biāo)為目標(biāo)對有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，同時開展實驗臺的構(gòu)建工作。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　基于熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律以及熱經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，建立了中低溫余

2、熱ORC系統(tǒng)的計算模型。對多種工質(zhì)進(jìn)行多目標(biāo)分析，并對比研究干濕工質(zhì)在熱力性能與熱經(jīng)濟(jì)性能上的差異。
　　研究ORC運(yùn)行參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。選擇五種工質(zhì)進(jìn)行計算。其中工質(zhì)為R245fa時系統(tǒng)熱力性能與熱經(jīng)濟(jì)性能均優(yōu)于其它工質(zhì)。開展了熱源溫度對于不同的工質(zhì)ORC系統(tǒng)性能的影響，結(jié)果表明不同工質(zhì)均存在著最佳匹配的熱源溫度。
　　從工質(zhì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、循環(huán)方式等方面對ORC系統(tǒng)性能進(jìn)行優(yōu)化。采用遺傳算法對8種工質(zhì)進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化，計

3、算結(jié)果表明工質(zhì)R245fa的平準(zhǔn)化發(fā)電成本最低(0.114$/kWh)。對兩組非共沸混合工質(zhì)R245fa-R600a和R245fa-Isopentane的研究發(fā)現(xiàn)，非共沸混合工質(zhì)的熱力性能要優(yōu)于相應(yīng)的單工質(zhì)?；旌瞎べ|(zhì)R245fa-R600a在R245fa質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70％的配比時，能實現(xiàn)熱力性能與熱經(jīng)濟(jì)性能均佳的情況。
　　為進(jìn)一步提高ORC系統(tǒng)性能，在基本的有機(jī)朗肯循環(huán)中增設(shè)內(nèi)回?zé)崞鳌＝Y(jié)果表明工質(zhì)為R245fa時，采用內(nèi)回?zé)嵫h(huán)的

4、系統(tǒng)熱效率提高了22.12%，平準(zhǔn)化發(fā)電成本降低了32.9%。對于超臨界有機(jī)朗肯循環(huán)，10種不同工質(zhì)熱力性能的變化規(guī)律均與亞臨界循環(huán)下的有所差別，但系統(tǒng)性能均優(yōu)于亞臨界循環(huán)。R123、R134a的熱效率隨蒸發(fā)壓力升高而降低，R245fa、R143a的熱效率隨蒸發(fā)壓力升高而升高。大部分工質(zhì)的發(fā)電成本隨蒸發(fā)壓力升高而增加，增加的幅度都不同，如 R123、R227ea。系統(tǒng)性能均在不同程度上優(yōu)于亞臨界循環(huán)。
　　完成中低溫余熱利用（80