本文關(guān)鍵詞：中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)性能研究與優(yōu)化

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【摘要】：改變能源結(jié)構(gòu),優(yōu)化現(xiàn)有能源利用方式,是緩解能源危機(jī)的有效手段。有機(jī)朗肯循環(huán)作為一種新型余熱利用技術(shù),因其結(jié)構(gòu)簡單、效率高、投資少、環(huán)境友好性等特點(diǎn),能夠有效提高能源利用率,有助于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。本文針對中低溫余熱,對有機(jī)朗肯循環(huán)進(jìn)行多目標(biāo)的熱力性能研究。以熱經(jīng)濟(jì)學(xué)指標(biāo)為目標(biāo)對有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)開展實(shí)驗(yàn)臺的構(gòu)建工作。本文的主要研究內(nèi)容如下:基于熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律以及熱經(jīng)濟(jì)學(xué)理論,建立了中低溫余熱ORC系統(tǒng)的計(jì)算模型。對多種工質(zhì)進(jìn)行多目標(biāo)分析,并對比研究干濕工質(zhì)在熱力性能與熱經(jīng)濟(jì)性能上的差異。研究ORC運(yùn)行參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。選擇五種工質(zhì)進(jìn)行計(jì)算。其中工質(zhì)為R245fa時(shí)系統(tǒng)熱力性能與熱經(jīng)濟(jì)性能均優(yōu)于其它工質(zhì)。開展了熱源溫度對于不同的工質(zhì)ORC系統(tǒng)性能的影響,結(jié)果表明不同工質(zhì)均存在著最佳匹配的熱源溫度。從工質(zhì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、循環(huán)方式等方面對ORC系統(tǒng)性能進(jìn)行優(yōu)化。采用遺傳算法對8種工質(zhì)進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化,計(jì)算結(jié)果表明工質(zhì)R245fa的平準(zhǔn)化發(fā)電成本最低(0.114$/k Wh)。對兩組非共沸混合工質(zhì)R245fa-R600a和R245fa-Isopentane的研究發(fā)現(xiàn),非共沸混合工質(zhì)的熱力性能要優(yōu)于相應(yīng)的單工質(zhì)�；旌瞎べ|(zhì)R245fa-R600a在R245fa質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的配比時(shí),能實(shí)現(xiàn)熱力性能與熱經(jīng)濟(jì)性能均佳的情況。為進(jìn)一步提高ORC系統(tǒng)性能,在基本的有機(jī)朗肯循環(huán)中增設(shè)內(nèi)回?zé)崞鳌＝Y(jié)果表明工質(zhì)為R245fa時(shí),采用內(nèi)回?zé)嵫h(huán)的系統(tǒng)熱效率提高了22.12%,平準(zhǔn)化發(fā)電成本降低了32.9%。對于超臨界有機(jī)朗肯循環(huán),10種不同工質(zhì)熱力性能的變化規(guī)律均與亞臨界循環(huán)下的有所差別,但系統(tǒng)性能均優(yōu)于亞臨界循環(huán)。R123、R134a的熱效率隨蒸發(fā)壓力升高而降低,R245fa、R143a的熱效率隨蒸發(fā)壓力升高而升高。大部分工質(zhì)的發(fā)電成本隨蒸發(fā)壓力升高而增加,增加的幅度都不同,如R123、R227ea。系統(tǒng)性能均在不同程度上優(yōu)于亞臨界循環(huán)。完成中低溫余熱利用(80-450oC)有機(jī)朗肯循環(huán)實(shí)驗(yàn)平臺的構(gòu)建工作。在實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行設(shè)備選型以及設(shè)計(jì)計(jì)算,并完成了實(shí)驗(yàn)臺測控系統(tǒng)的建立工作。蒸發(fā)壓力最高達(dá)2.5MPa,低溫?zé)嵩聪吕碚摪l(fā)電功率可達(dá)3k W,中溫?zé)嵩聪吕碚摪l(fā)電功率可達(dá)10k W,適合于多種工質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM617

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李海燕;劉靜;;低品位余熱利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀、困境和新策略[J];科技導(dǎo)報(bào);2010年17期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李虎;低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)的試驗(yàn)分析與應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2012年

2 莫依璃;工業(yè)余熱發(fā)電二元非共沸混合工質(zhì)ORC系統(tǒng)研究[D];重慶大學(xué);2014年

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本文編號：1213089