有機朗肯循環(huán)實驗研究及建模仿真.pdf

1、有機朗肯循環(huán)(ORC)是回收中低溫熱源的關鍵技術之一。針對有機朗肯循環(huán)的研究越來越重要。本文通過搭建實驗平臺研究了單螺桿膨脹機的性能，基于MATLAB語言建立了ORC系統(tǒng)膨脹機和換熱器的數(shù)學模型。同時設計了ORC集成機組以及ORC系統(tǒng)熱力學分析軟件。
　　本研究搭建了有機朗肯循環(huán)實驗平臺，采用導熱油作為模擬熱源，R123作為循環(huán)工質(zhì)。研究了熱源溫度以及膨脹機入口過熱度對單螺桿膨脹機性能的影響。熱源溫度為140℃和130℃時，單螺桿

2、膨脹機的輸出最大軸功分別為3.42kW和3.15kW，最大實際運行效率分別為0.72和0.79。在同一轉矩下，熱源溫度為130℃時膨脹機的輸出軸功和實際運行效率普遍大于熱源溫度為140℃的數(shù)值。隨著膨脹機入口過熱度的降低，膨脹機輸出功率和實際運行效率呈現(xiàn)先增加后下降的變化趨勢。存在最佳過熱度使膨脹機輸出軸功最大，實際運行效率最高。基于實驗數(shù)據(jù)，建立了渦旋膨脹機和單螺桿膨脹機通用半經(jīng)驗模型。模型共需要辨識7個待定參數(shù)，對于渦旋膨脹機，模型

3、計算所得的入口壓力、出口溫度和輸出軸功與實驗所測值的誤差分別控制在±5％，±5℃，±8％以內(nèi);對于單螺桿膨脹機，誤差為+10％，±5℃，±10％以內(nèi)。根據(jù)模型定義了外壓比，內(nèi)壓比和外部等熵效率，相較于外壓比，膨脹機內(nèi)壓比體現(xiàn)了膨脹機輸出性能與膨脹機幾何結構的關系。膨脹機內(nèi)部泄漏是導致膨脹機性能下降的主要原因。膨脹機內(nèi)部泄漏的減小，可以有效提高膨脹機外部等熵效率和輸出軸功。設計了5kW有機朗肯循環(huán)集成發(fā)電機組。樣機采用單螺桿膨脹機作為作功