低溫有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能分析及試驗研究.pdf

1、能源是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎.伴隨著世界經(jīng)濟的快速增長極大地加快了不可再生能源的消耗，使得一次能源面臨短缺枯竭的局面。近些年來，伴隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，能源消費日益增加，能源不足的問題日益凸顯，同時大量使用化石燃料也帶來嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，化石燃料燃燒溫室氣體的排放，是全球溫室效應的重要因素，削減溫室氣體的排放，緩解全球變暖進程，已在全球內(nèi)達到廣泛共識。本文以低溫熱源熱利用為背景，開展了低溫熱源ORC熱發(fā)電的研究。
　　

2、本文對國內(nèi)外相關領域的工作做了充分的調(diào)研研究，對比國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，結合工程實際，針對ORC系統(tǒng)特點，對前人已做的工作進行了總結。本文以R245fa為工質(zhì)，建立基本ORC系統(tǒng)數(shù)學模型，通過試算法確定5-kW發(fā)電規(guī)模的ORC熱發(fā)電系統(tǒng)的基本工況點，并利用流程軟件對5-kW發(fā)電規(guī)模的ORC熱發(fā)電系統(tǒng)進行模擬計算。分析了蒸發(fā)溫度、冷凝壓力、熱源溫度對ORC系統(tǒng)性能的影響。在給定熱源條件下，選擇盡可能高的蒸發(fā)溫度降低冷凝溫度，有利于顯著提高ORC

3、系統(tǒng)整體輸出功率及熱效率。
　　換熱器能否與ORC系統(tǒng)其他設備相匹配對整個系統(tǒng)的運行參數(shù)有重要影響。利用夾點溫差技術對系統(tǒng)以及蒸發(fā)器內(nèi)的工況點進行性能優(yōu)化分析。通過計算結果表明，系統(tǒng)的最佳夾點溫差隨著熱源溫度的增加而降低，最佳蒸發(fā)溫度隨著熱源溫度的升高而增加：熱源溫度363.15K時，最佳夾點溫差4K，最佳蒸發(fā)溫度332.15K；373.15K時，最佳夾點溫差為3K，最佳蒸發(fā)溫度340.15K。
　　本文在理論計算的基礎上，

4、以R245fa、HFE-7100為工質(zhì)，對ORC系統(tǒng)進行了試驗研究。在以R245fa為循環(huán)工質(zhì)的試驗中，試驗結果表明：熱源溫度不變，工質(zhì)蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫度、液位高度、工質(zhì)泵轉速均維持在一個較為穩(wěn)定值，系統(tǒng)能夠在一個較為穩(wěn)定的條件下運行。當熱源溫度穩(wěn)定在332K左右，蒸發(fā)壓力穩(wěn)定在4.5bar左右，液位高度維持在300mm，工質(zhì)泵轉速維持在1200r/min左右。在R245fa試驗中，系統(tǒng)最大輸出功達到894.6W系統(tǒng)最大熱效率達到4.1