二元非共沸混合工質(zhì)泄漏對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)性能及環(huán)境的影響.pdf

1、有機(jī)朗肯循環(huán)（OrganicRankineCycle，ORC）由于設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在低品位能源利用方面獲得迅速發(fā)展，是目前低品位能源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)研究的重點(diǎn)。利用非共沸混合工質(zhì)的“溫度滑移”優(yōu)勢(shì)，能實(shí)現(xiàn)工質(zhì)在換熱設(shè)備中與冷熱源進(jìn)行較好地溫度匹配，從而減少換熱器中由傳熱溫差引起的不可逆損失。但有機(jī)工質(zhì)具有一定的全球變暖潛值、臭氧層損害潛值等環(huán)境影響，在HVAC（采暖空調(diào)）領(lǐng)域，有機(jī)工質(zhì)泄漏引起的工質(zhì)組分以及循環(huán)性能的變化已受

2、到普遍關(guān)注和研究，由于ORC采用同類(lèi)有機(jī)工質(zhì)，因此工質(zhì)泄漏對(duì)循環(huán)性能乃至環(huán)境的影響值得重視和加以研究。
　　本文采用二元非共沸混合物R245fa/R601a和R114/R123為循環(huán)工質(zhì)，對(duì)ORC系統(tǒng)蒸發(fā)器、冷凝器不同部位、泄漏率為0~30％的泄漏影響進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上建立了考慮泄漏工質(zhì)環(huán)境影響的系統(tǒng)(火用)平衡模型，用環(huán)境(火用)成本對(duì)混合工質(zhì)泄漏造成的環(huán)境影響進(jìn)行量化分析，并對(duì)ORC系統(tǒng)平準(zhǔn)化能量產(chǎn)出成本(Levelize

3、dEnergyCost，LEC)的評(píng)估方法提出修正，最后，根據(jù)二元非共沸混合工質(zhì)ORC的實(shí)際生產(chǎn)需要，提出補(bǔ)液配比方案。主要結(jié)論如下：
　?、俜枪卜谢旌瞎べ|(zhì)泄漏將引起ORC運(yùn)行工質(zhì)配比變化，從而導(dǎo)致ORC系統(tǒng)性能偏離設(shè)計(jì)值。發(fā)生汽相泄漏時(shí)，高沸點(diǎn)組分比例增加，而發(fā)生液相泄漏時(shí)，低沸點(diǎn)組分比例增加。汽相泄漏引起的工質(zhì)配比變化率比液相泄漏的大。
　?、诜枪卜谢旌瞎べ|(zhì)泄漏對(duì)ORC系統(tǒng)性能有較大影響。用綜合環(huán)境影響(火用)效率評(píng)價(jià)O

4、RC系統(tǒng)熱力學(xué)性能，泄漏率為10%時(shí)，以R245fa/R601a(0.6/0.4)為循環(huán)工質(zhì)的(火用)效率減小3.9%，以R114/R123(0.8/0.2)為工質(zhì)的(火用)效率減小30%?？拷淠鞒隹诘钠嘈孤?duì)ORC系統(tǒng)性能影響最大。
　?、劭紤]混合工質(zhì)泄漏對(duì)ORC發(fā)電成本有較大的影響。當(dāng)泄漏率為10%時(shí)，以R245fa/R601a(0.6/0.4)為循環(huán)工質(zhì)的ORC系統(tǒng)，考慮泄漏環(huán)境影響的LEC值比不考慮泄漏時(shí)增大10.4

5、%(汽相泄漏)和8.3%(液相泄漏)，以R114/R123(0.8/0.2)為循環(huán)工質(zhì)時(shí)，考慮泄漏環(huán)境影響的LEC比不考慮泄漏時(shí)增加89.8%(汽相泄漏）和81.6%(液相泄漏)。
　　④對(duì)發(fā)生混合工質(zhì)泄漏之后的ORC系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)液時(shí)，需要根據(jù)泄漏后的工質(zhì)配比計(jì)算補(bǔ)液配比。以R245fa/R601a(0.6/0.4)為例，當(dāng)泄漏率為10%，對(duì)系統(tǒng)性能影響較大的四種泄漏發(fā)生后的補(bǔ)液配比應(yīng)為0.38/0.62、0.35/0.65、0.6