換熱器節(jié)點(diǎn)溫差對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能影響分析.pdf

1、在我國(guó)，大量工業(yè)余熱被直接廢棄掉了，平均工業(yè)能源利用率僅為33％，這不僅造成了巨大的能源浪費(fèi)，而且使得環(huán)境形勢(shì)更加嚴(yán)峻。近年來(lái)，隨著能源緊缺問(wèn)題的日益突出，研發(fā)高效熱功轉(zhuǎn)化系統(tǒng)回收低品位工業(yè)余熱已成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，其中，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低、余熱回收效率高等優(yōu)點(diǎn)的有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle，ORC)系統(tǒng)備受關(guān)注。
　　本文在工程計(jì)算軟件EES平臺(tái)上建立了ORC系統(tǒng)回收工業(yè)鍋爐低溫?zé)煔庥酂岬臒崃?/p>

2、學(xué)模型和熱經(jīng)濟(jì)模型。由于換熱器節(jié)點(diǎn)溫差是決定換熱器換熱量、換熱過(guò)程不可逆損失以及換熱器投資費(fèi)用的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)ORC系統(tǒng)余熱回收效率和系統(tǒng)投資成本具有重要影響，因此，重點(diǎn)分析了換熱器節(jié)點(diǎn)溫差分配和蒸發(fā)溫度對(duì)系統(tǒng)火用效率以及單位換熱面積凈輸出功的影響，并以單位千瓦時(shí)發(fā)電成本(EPC)為經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用直接搜索法對(duì)換熱器節(jié)點(diǎn)溫差和蒸發(fā)溫度等進(jìn)行了多參數(shù)優(yōu)化，對(duì)工質(zhì)臨界溫度與發(fā)電成本之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。結(jié)果表明:
　　(1)換熱器節(jié)

3、點(diǎn)溫差對(duì)ORC系統(tǒng)火用效率、單位換熱面積凈輸出功和系統(tǒng)發(fā)電成本影響顯著。在最佳換熱器節(jié)點(diǎn)溫差分配條件下，蒸發(fā)器和冷凝器換熱不可逆損失占系統(tǒng)總火用損的80%以上。隨著蒸發(fā)器節(jié)點(diǎn)溫差和冷凝器節(jié)點(diǎn)溫差的增大，系統(tǒng)發(fā)電成本先降低后升高，存在一個(gè)極小值，為此，得到了系統(tǒng)最小發(fā)電成本及其對(duì)應(yīng)的最佳循環(huán)參數(shù)。
　　(2)熱源溫度在(160~200)℃范圍內(nèi)時(shí)，隨著循環(huán)工質(zhì)臨界溫度的升高，ORC系統(tǒng)最小發(fā)電成本整體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。采用臨界

4、溫度在(180~205)℃范圍內(nèi)的有機(jī)工質(zhì)R123、n-pentane、R11和R141b作為循環(huán)工質(zhì)，系統(tǒng)具有良好的余熱回收效率和經(jīng)濟(jì)性能。
　　(3)通過(guò)將有機(jī)朗肯循環(huán)和蒸汽壓縮制冷循環(huán)進(jìn)行有效耦合，提出了新型冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)。優(yōu)化結(jié)果表明，存在最佳膨脹機(jī)進(jìn)口壓力使得系統(tǒng)制冷量和系統(tǒng)火用效率最大，加裝表面式回?zé)崞骺梢杂行Ц纳葡到y(tǒng)性能。通過(guò)工質(zhì)篩選發(fā)現(xiàn)，采用環(huán)境友好型低沸點(diǎn)有機(jī)物R134a作為循環(huán)工質(zhì)，冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)可以達(dá)到良