ORC低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)熱力學(xué)分析與性能優(yōu)化研究
發(fā)布時(shí)間:2021-06-16 18:45
有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC,Organic Rankine Cycle)系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的朗肯循環(huán),通過(guò)沸點(diǎn)更低的有機(jī)介質(zhì)替代水蒸氣來(lái)作為動(dòng)力源,帶動(dòng)機(jī)器做功,實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)變,在對(duì)工業(yè)中產(chǎn)生的余熱、太陽(yáng)能、地?zé)崮、生物質(zhì)能進(jìn)行回收等很多的領(lǐng)域有很好的發(fā)展前景。有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不使用燃料、不會(huì)有溫室氣體產(chǎn)生放、具有適宜的工作壓力等許多的優(yōu)點(diǎn),很多的研究人員把它稱作是對(duì)于低溫余熱進(jìn)行回收的最理想的方法之一。本研究以低溫(100℃200℃)工業(yè)余熱進(jìn)行回收為背景,通過(guò)模擬及實(shí)驗(yàn)的方法研究ORC熱力學(xué)過(guò)程及性能,對(duì)ORC系統(tǒng)的性能進(jìn)行優(yōu)化,得到如下主要研究成果:(1)通過(guò)對(duì)ORC系統(tǒng)熱力學(xué)過(guò)程的分析,提出了一種計(jì)算更加簡(jiǎn)便的熱力學(xué)模型,并驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。并且通過(guò)簡(jiǎn)化模型,分別推導(dǎo)出了最大凈輸出功及最大熱效率所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)蒸發(fā)溫度計(jì)算公式,并與理論解進(jìn)行了對(duì)比,誤差均在可接受范圍。計(jì)算表明:各工質(zhì)最大凈輸出功所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)蒸發(fā)溫度與熱源溫度息息相關(guān),約為熱源溫度的65%;各工質(zhì)最大熱效率所對(duì)應(yīng)的最優(yōu)蒸發(fā)溫度與工質(zhì)本身物性有關(guān),約為工質(zhì)臨界溫度的95%。(2)對(duì)蟻群算法進(jìn)行...
【文章來(lái)源】:鄭州大學(xué)河南省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:123 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
不同溫度的工業(yè)余熱占比[1]
收率以及循環(huán)效率高。由于在該系統(tǒng)中采用的是沸可以實(shí)現(xiàn)在較低溫度下的蒸發(fā)過(guò)程,從而保證了在現(xiàn)更高的熱效率。該系統(tǒng)中采用的是沸點(diǎn)更低的有機(jī)介質(zhì),相比與傳品質(zhì)熱能的吸收,從而完全轉(zhuǎn)化為電能。益。用于回收和利用這些低品位的熱源,性質(zhì)如同燃油燃?xì)、以及燃煤的成本支出通,它不需要后期受益?xiàng)目。備相對(duì)簡(jiǎn)單、使用強(qiáng)度的要求不高。因?yàn)樵诶淠饔诨虻扔诖髿鈮毫Φ,因此通常不?huì)出現(xiàn)泄漏,在條件,從而在很大程度上簡(jiǎn)化了冷凝器的設(shè)計(jì)制造機(jī)工質(zhì)的特性,兩種甚至更多種工質(zhì)可以混合應(yīng)用效果。這是水介質(zhì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)溫度的滑移特差,從而降低了過(guò)程中的能量損失。
圖 1.3 有機(jī)朗肯循環(huán)設(shè)備主要生產(chǎn)廠商早在 1970 年我國(guó)開始研究 ORC 技術(shù),從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的 ORC 技術(shù),并將其用于第一批地?zé)犭娬镜慕ㄔO(shè)[63]。其中,在西藏羊八井地?zé)犭娬镜倪\(yùn)行過(guò)程中選用了雙工質(zhì)循環(huán)以及擴(kuò)容(閃蒸)的雙熱力循環(huán)。在 1993 年建設(shè)成立的那曲地?zé)犭娬,達(dá)到了 1MW 的裝機(jī)容量,在該系統(tǒng)中引用了雙工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng),該系統(tǒng)是由以色列 ORMAT 公司所設(shè)計(jì),適用的熱源溫度達(dá)到 110℃[64]。另外,國(guó)內(nèi)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于蟻群算法的物流配送最優(yōu)路徑研究[J]. 聶晶晶. 自動(dòng)化與儀器儀表. 2016(05)
[2]智能交通系統(tǒng)中車輛調(diào)度問(wèn)題的自適應(yīng)蟻群算法[J]. 馬駿,蔡延光,湯雅連,梁秉毅. 北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(01)
[3]太陽(yáng)能有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)特性[J]. 宋建忠,張小松,李舒宏,姚啟礦,顧維維. 化工學(xué)報(bào). 2014(12)
[4]地?zé)嵩捶枪卜泄べ|(zhì)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電性能分析[J]. 郭叢,杜小澤,楊立軍,楊勇平. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2014(32)
[5]低溫地?zé)嵊袡C(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)設(shè)計(jì)初探[J]. 翟慧星,安青松,史琳. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(08)
[6]太陽(yáng)能中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[J]. 宋健,徐俊杰,李艷,顧春偉. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(07)
[7]有機(jī)朗肯循環(huán)的研究進(jìn)展[J]. 鄧立生,黃宏宇,何兆紅,窪田光宏,袁浩然,呼和濤力,小林敬幸. 新能源進(jìn)展. 2014(03)
[8]有機(jī)朗肯循環(huán)低品位熱能發(fā)電系統(tǒng)向心透平的設(shè)計(jì)與性能研究[J]. 馬新靈,孟祥睿,魏新利,王慧,楊凱旋. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2014(14)
[9]空冷機(jī)組空氣-煙氣余熱利用綜合分析[J]. 楊勇平,許誠(chéng),徐鋼,方亞雄,吳影. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2013(11)
[10]基于熱力學(xué)第二定律的余熱資源定量分析方法[J]. 周少祥,鄒文波,胡三高,梁雙印. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2013(10)
博士論文
[1]低品位熱能有機(jī)物朗肯動(dòng)力循環(huán)機(jī)理研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D]. 顧偉.上海交通大學(xué) 2010
碩士論文
[1]基于有機(jī)朗肯循環(huán)的柴油機(jī)廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)研究[D]. 楊智博.哈爾濱理工大學(xué) 2006
[2]渦旋式膨脹機(jī)的熱力特性研究[D]. 陳波.浙江大學(xué) 2004
[3]低溫余熱發(fā)電模型的研究[D]. 王建財(cái).哈爾濱理工大學(xué) 2003
本文編號(hào):3233591
【文章來(lái)源】:鄭州大學(xué)河南省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:123 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
不同溫度的工業(yè)余熱占比[1]
收率以及循環(huán)效率高。由于在該系統(tǒng)中采用的是沸可以實(shí)現(xiàn)在較低溫度下的蒸發(fā)過(guò)程,從而保證了在現(xiàn)更高的熱效率。該系統(tǒng)中采用的是沸點(diǎn)更低的有機(jī)介質(zhì),相比與傳品質(zhì)熱能的吸收,從而完全轉(zhuǎn)化為電能。益。用于回收和利用這些低品位的熱源,性質(zhì)如同燃油燃?xì)、以及燃煤的成本支出通,它不需要后期受益?xiàng)目。備相對(duì)簡(jiǎn)單、使用強(qiáng)度的要求不高。因?yàn)樵诶淠饔诨虻扔诖髿鈮毫Φ,因此通常不?huì)出現(xiàn)泄漏,在條件,從而在很大程度上簡(jiǎn)化了冷凝器的設(shè)計(jì)制造機(jī)工質(zhì)的特性,兩種甚至更多種工質(zhì)可以混合應(yīng)用效果。這是水介質(zhì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)溫度的滑移特差,從而降低了過(guò)程中的能量損失。
圖 1.3 有機(jī)朗肯循環(huán)設(shè)備主要生產(chǎn)廠商早在 1970 年我國(guó)開始研究 ORC 技術(shù),從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的 ORC 技術(shù),并將其用于第一批地?zé)犭娬镜慕ㄔO(shè)[63]。其中,在西藏羊八井地?zé)犭娬镜倪\(yùn)行過(guò)程中選用了雙工質(zhì)循環(huán)以及擴(kuò)容(閃蒸)的雙熱力循環(huán)。在 1993 年建設(shè)成立的那曲地?zé)犭娬,達(dá)到了 1MW 的裝機(jī)容量,在該系統(tǒng)中引用了雙工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng),該系統(tǒng)是由以色列 ORMAT 公司所設(shè)計(jì),適用的熱源溫度達(dá)到 110℃[64]。另外,國(guó)內(nèi)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于蟻群算法的物流配送最優(yōu)路徑研究[J]. 聶晶晶. 自動(dòng)化與儀器儀表. 2016(05)
[2]智能交通系統(tǒng)中車輛調(diào)度問(wèn)題的自適應(yīng)蟻群算法[J]. 馬駿,蔡延光,湯雅連,梁秉毅. 北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(01)
[3]太陽(yáng)能有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)特性[J]. 宋建忠,張小松,李舒宏,姚啟礦,顧維維. 化工學(xué)報(bào). 2014(12)
[4]地?zé)嵩捶枪卜泄べ|(zhì)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電性能分析[J]. 郭叢,杜小澤,楊立軍,楊勇平. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2014(32)
[5]低溫地?zé)嵊袡C(jī)朗肯循環(huán)混合工質(zhì)設(shè)計(jì)初探[J]. 翟慧星,安青松,史琳. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(08)
[6]太陽(yáng)能中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[J]. 宋健,徐俊杰,李艷,顧春偉. 工程熱物理學(xué)報(bào). 2014(07)
[7]有機(jī)朗肯循環(huán)的研究進(jìn)展[J]. 鄧立生,黃宏宇,何兆紅,窪田光宏,袁浩然,呼和濤力,小林敬幸. 新能源進(jìn)展. 2014(03)
[8]有機(jī)朗肯循環(huán)低品位熱能發(fā)電系統(tǒng)向心透平的設(shè)計(jì)與性能研究[J]. 馬新靈,孟祥睿,魏新利,王慧,楊凱旋. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2014(14)
[9]空冷機(jī)組空氣-煙氣余熱利用綜合分析[J]. 楊勇平,許誠(chéng),徐鋼,方亞雄,吳影. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2013(11)
[10]基于熱力學(xué)第二定律的余熱資源定量分析方法[J]. 周少祥,鄒文波,胡三高,梁雙印. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2013(10)
博士論文
[1]低品位熱能有機(jī)物朗肯動(dòng)力循環(huán)機(jī)理研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D]. 顧偉.上海交通大學(xué) 2010
碩士論文
[1]基于有機(jī)朗肯循環(huán)的柴油機(jī)廢氣余熱發(fā)電系統(tǒng)研究[D]. 楊智博.哈爾濱理工大學(xué) 2006
[2]渦旋式膨脹機(jī)的熱力特性研究[D]. 陳波.浙江大學(xué) 2004
[3]低溫余熱發(fā)電模型的研究[D]. 王建財(cái).哈爾濱理工大學(xué) 2003
本文編號(hào):3233591
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