低溫余熱有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性仿真及性能研究(1)

1、中圖分類號UDCTK219624碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼10533低溫余熱有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性仿真及性能研究SimulationofSteadyStateCharacteristicsandPerformanceStudyonLowtemperatureWasteHeatPowerGenerationSystemUsingOrganicRankineCycle作者姓名：王憧華學(xué)科專業(yè)：供熱、供燃氣、通風(fēng)及空調(diào)工程研究方向：低溫余熱利

2、用學(xué)院(系、所)：能源科學(xué)與工程學(xué)院指導(dǎo)教師：劉志強教授論文答辯日期巡一臌舉中南大學(xué)二零一四年五月低溫余熱有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性仿真及性能研究摘要：國內(nèi)外學(xué)者在低溫余熱ORC發(fā)電系統(tǒng)研究中主要以理論計算和實驗研究為主，理論計算由于精度低非常不可靠，實驗研究則具有成本高、不易優(yōu)化等缺點。而采用計算機進行模擬仿真是一種非常好的方法，能夠有效的克服理論計算和實驗研究帶來的弊端。本文提出利用模擬仿真的方法研究不同的外界參數(shù)對低溫余熱ORC

3、發(fā)電系統(tǒng)其他參數(shù)和性能參數(shù)的影響，主要做了以下工作：首先，本文概述了低溫余熱ORC發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，介紹了其原理及組成結(jié)構(gòu)，對比分析了四種常用的低沸點干性工質(zhì)對系統(tǒng)的不同影響，理論計算表明R600a優(yōu)于其他三種工質(zhì)。選取R600a作為循環(huán)工質(zhì)，設(shè)計了一套低溫余熱ORC發(fā)電系統(tǒng)的物理原型，并選取了該物理原型中的膨脹機、蒸發(fā)器、冷凝器、工質(zhì)泵的型號。其次，以O(shè)RC物理原型為研究對象，利用穩(wěn)態(tài)集中參數(shù)法對其建立了四大主要部件的數(shù)學(xué)模型，并分

4、別給出了每個部件數(shù)學(xué)模型的具體算法。其中膨脹機和工質(zhì)泵采用集中參數(shù)法建模，冷凝器和蒸發(fā)器采用分區(qū)集中參數(shù)法建模，針對較復(fù)雜的蒸發(fā)器仿真數(shù)學(xué)模型的可靠性選取了某文獻中的數(shù)據(jù)對其進行了驗證，結(jié)果表明所建模型仿真計算值與文獻中數(shù)據(jù)最大相對誤差不超過9％，模型是可靠的。最后利用質(zhì)量、動量和能量方程將四大部件耦合進行求解，本文給出了耦合求解的具體算法流程。基于ORC系統(tǒng)的算法及物性軟件Refprop，利用Visualfortran軟件編制了ORC

5、系統(tǒng)的仿真計算程序。最后，利用以上建立的ORC系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真的數(shù)學(xué)模型對不同熱源溫度，熱源流量、冷卻水溫度、冷卻水流量以及工質(zhì)流量條件下ORC系統(tǒng)其他內(nèi)部參數(shù)和性能參數(shù)變化進行仿真，根據(jù)仿真計算的結(jié)果定量地分析和研究熱源溫度，熱源流量、冷卻水溫度、冷卻水流量以及工質(zhì)流量對低溫余熱ORC發(fā)電系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度以及膨脹比等內(nèi)部參數(shù)和輸出功率、循環(huán)效率等性能參數(shù)的影響，仿真計算的結(jié)果為ORC發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化提供了重要的數(shù)據(jù)參考依據(jù)。關(guān)