【摘要】：隨著化石能源枯竭問題的日益嚴(yán)重,以有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine cycle)系統(tǒng)對低品位能源的回收利用成為當(dāng)前研究的熱點。工質(zhì)篩選和參數(shù)優(yōu)化可以有效改善系統(tǒng)的綜合性能,而以多目標(biāo)算法對系統(tǒng)進行優(yōu)化可以彌補單一評價指標(biāo)的局限性。本文著重研究了ORC系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化問題,針對ORC系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化過程中透平效率變化和蒸發(fā)器壓降變化兩點問題,提出了差額功和壓損功兩個概念,并建立相關(guān)數(shù)學(xué)物理模型對其進行預(yù)測和優(yōu)化,引入多目標(biāo)灰狼算法取代傳統(tǒng)多目標(biāo)算法。首先,基于熱經(jīng)濟學(xué)指標(biāo)對系統(tǒng)進行變透平效率多目標(biāo)優(yōu)化,研究了戊烷,己烷,庚烷,環(huán)己烷,苯和甲苯六種工質(zhì)的透平效率隨蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的變化情況,并分析了透平膨脹壓比(VFR)和透平效率的相關(guān)性,對比了定透平效率尋優(yōu)和變透平效率尋優(yōu)的結(jié)果,對熱源溫度和環(huán)境溫度進行敏感性分析,結(jié)果表明:在給定熱源條件下,對于定透平效率多目標(biāo)尋優(yōu),環(huán)己烷和甲苯是最優(yōu)工質(zhì);對于變透平效率多目標(biāo)尋優(yōu),苯是最優(yōu)工質(zhì);對熱源溫度和環(huán)境溫度進行敏感性分析結(jié)果表明,兩種尋優(yōu)方式的最佳(火用)效率表現(xiàn)出相反的趨勢。其次,基于(火用)經(jīng)濟學(xué)指標(biāo)對系統(tǒng)進行變透平效率多目標(biāo)優(yōu)化,研究了R245fa、R123、R114、R245ca和戊烷五種工質(zhì)的系統(tǒng)表現(xiàn),并依據(jù)控制變量思想僅研究蒸發(fā)溫度變化時動態(tài)透平效率對多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果的影響,以候選工質(zhì)中透平效率變化最劇烈的工質(zhì)(R245fa)和透平效率變化最平緩的工質(zhì)(R123)為例,對比定透平效率尋優(yōu)和變透平效率尋優(yōu)大的差別,并針對熱源溫度進行了敏感性分析,結(jié)果表明:在給定熱源條件下,戊烷具有最優(yōu)的系統(tǒng)表現(xiàn);對于透平效率下降程度最劇烈的工質(zhì)R245fa,動態(tài)透平效率會影響決策變量在帕累托前沿中的分布;對于透平效率下降程度最平緩的工質(zhì)R123,動態(tài)透平效率只會造成尋優(yōu)結(jié)果的偏差,并不影響決策變量的分布。最后,基于非限制系統(tǒng)設(shè)計思想,以板長、板寬和板間距為優(yōu)化變量,以蒸發(fā)器面積和蒸發(fā)器總壓降為目標(biāo)函數(shù),考慮蒸發(fā)器尺寸參數(shù)變化對系統(tǒng)的影響,確定在給定蒸發(fā)溫度和冷凝溫度下的最優(yōu)板長、板寬和平板間隙取值,結(jié)果表明:隨著板長增加,蒸發(fā)器總壓降增加,蒸發(fā)器面積減小;隨著板寬和板間距增加,蒸發(fā)器總壓降減小,蒸發(fā)器面積增加。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK115

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號：2797574