中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)性能分析及其傳熱特性研究.pdf

1、有機(jī)朗肯循環(huán)（ORC）是中低溫地?zé)豳Y源有效利用的主要途徑之一。影響循環(huán)系統(tǒng)性能的因素有很多，如熱源條件、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局、換熱器選擇、膨脹機(jī)效率、循環(huán)所用工質(zhì)等。正確選擇工質(zhì)是提高循環(huán)發(fā)電性能的重要方法之一，研究發(fā)現(xiàn)，采用混合工質(zhì)的有機(jī)朗肯循環(huán)可以有效提高系統(tǒng)效率，增加發(fā)電量。為了篩選出適用于中低溫地?zé)岚l(fā)電有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)使用的高效工質(zhì)，本文將HFC類工質(zhì)與HC類工質(zhì)混合，利用HFCs的阻燃性來克服HCs的可燃性，同時研究了HFO類工質(zhì)與H

2、C類工質(zhì)的混合物，相較于純HFO物質(zhì)可以減少工質(zhì)成本。依據(jù)熱力學(xué)第一、第二定律，建立系統(tǒng)模型，通過采用仿真計算結(jié)合實驗研究的方法，分析了多種不同組元的混合工質(zhì)在不同質(zhì)量配比、不同蒸發(fā)溫度下混合工質(zhì)的特性及其對系統(tǒng)性能的影響，并對混合工質(zhì)在水平單管管殼側(cè)流動沸騰換熱時的傳熱特性做了研究，得到的結(jié)論如下：
　　溫度滑移促進(jìn)了工質(zhì)溫度與熱源溫度的良好匹配，有助于提高系統(tǒng)效率，但過大的滑移溫度有可能使工質(zhì)在一定的系統(tǒng)條件下無法完全蒸發(fā)，導(dǎo)

3、致膨脹機(jī)帶液工作，造成不利影響。
　　混合工質(zhì)在對應(yīng)溫度滑移最高時的比例下所做凈輸出功最多，且相應(yīng)的存在最佳蒸發(fā)溫度，當(dāng)超過一定值時，混合工質(zhì)較純工質(zhì)不再占優(yōu)勢或者最佳混合比例發(fā)生變化。因此，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)具體條件及工況選擇合適的工質(zhì)混合比例。
　　蒸發(fā)溫度高于最佳蒸發(fā)溫度時，系統(tǒng)凈輸出功率與其整體熱效率成反比，因此，在電廠發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計中，不能僅專注于提高系統(tǒng)熱效率，要綜合考慮凈輸出功率。
　　綜合比較本文所研究混合工質(zhì)中

4、R245fa/R600a(0.9/0.1)的性能較好，同時，除可燃性外，R245fa/R601a(0.4/0.6)性能也很好。
　　熱源條件一定時，蒸發(fā)器中的火用損失占整個系統(tǒng)能量損失的絕大部分，且其隨蒸發(fā)溫度升高急劇減少，優(yōu)化換熱器結(jié)構(gòu)，提高換熱器中的工質(zhì)換熱系數(shù)，減小蒸發(fā)器不可逆損失是提高系統(tǒng)效率的有效途徑之一。
　　實驗研究發(fā)現(xiàn)，隨著熱源溫度的增加，從工質(zhì)入口到工質(zhì)出口，混合工質(zhì)對流換熱系數(shù)整體沿管長方向呈先增后減趨勢