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碩士學位論文學校代碼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：王憧華學科專業(yè)：供熱、供燃氣、通風及空調工程研究方向：低溫余熱利

2、用學院(系、所)：能源科學與工程學院指導教師：劉志強教授論文答辯日期巡一臌舉中南大學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：國內外學者在低溫余熱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構，對比分析了四種常用的低沸點干性工質對系統(tǒng)的不同影響，理論計算表明R600a優(yōu)于其他三種工質。選取R600a作為循環(huán)工質，設計了一套低溫余熱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、工質泵的型號。其次，以ORC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)學模型，并分

4、別給出了每個部件數(shù)學模型的具體算法。其中膨脹機和工質泵采用集中參數(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，針對較復雜的蒸發(fā)器仿真數(shù)學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流量條件下ORC系統(tǒng)其他內部參數(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，仿真計算的結果為ORC發(fā)電系統(tǒng)的設計和優(yōu)化提供了重要的數(shù)據(jù)參考依據(jù)。關