換熱器節(jié)點溫差對有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能影響分析
本文關(guān)鍵詞:換熱器節(jié)點溫差對有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能影響分析,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:在我國,大量工業(yè)余熱被直接廢棄掉了,平均工業(yè)能源利用率僅為33%,這不僅造成了巨大的能源浪費,而且使得環(huán)境形勢更加嚴(yán)峻。近年來,隨著能源緊缺問題的日益突出,研發(fā)高效熱功轉(zhuǎn)化系統(tǒng)回收低品位工業(yè)余熱已成為學(xué)術(shù)界的研究熱點,其中,具有結(jié)構(gòu)簡單、運行成本低、余熱回收效率高等優(yōu)點的有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle,ORC)系統(tǒng)備受關(guān)注。 本文在工程計算軟件EES平臺上建立了ORC系統(tǒng)回收工業(yè)鍋爐低溫?zé)煔庥酂岬臒崃W(xué)模型和熱經(jīng)濟模型。由于換熱器節(jié)點溫差是決定換熱器換熱量、換熱過程不可逆損失以及換熱器投資費用的關(guān)鍵參數(shù),對ORC系統(tǒng)余熱回收效率和系統(tǒng)投資成本具有重要影響,因此,重點分析了換熱器節(jié)點溫差分配和蒸發(fā)溫度對系統(tǒng)火用效率以及單位換熱面積凈輸出功的影響,并以單位千瓦時發(fā)電成本(EPC)為經(jīng)濟性評價指標(biāo),采用直接搜索法對換熱器節(jié)點溫差和蒸發(fā)溫度等進行了多參數(shù)優(yōu)化,對工質(zhì)臨界溫度與發(fā)電成本之間的關(guān)系進行了探討。結(jié)果表明,(1)換熱器節(jié)點溫差對ORC系統(tǒng)火用效率、單位換熱面積凈輸出功和系統(tǒng)發(fā)電成本影響顯著。在最佳換熱器節(jié)點溫差分配條件下,,蒸發(fā)器和冷凝器換熱不可逆損失占系統(tǒng)總火用損的80%以上。隨著蒸發(fā)器節(jié)點溫差和冷凝器節(jié)點溫差的增大,系統(tǒng)發(fā)電成本先降低后升高,存在一個極小值,為此,得到了系統(tǒng)最小發(fā)電成本及其對應(yīng)的最佳循環(huán)參數(shù)。(2)熱源溫度在(160~200)℃范圍內(nèi)時,隨著循環(huán)工質(zhì)臨界溫度的升高,ORC系統(tǒng)最小發(fā)電成本整體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。采用臨界溫度在(180~205)℃范圍內(nèi)的有機工質(zhì)R123、n-pentane、R11和R141b作為循環(huán)工質(zhì),系統(tǒng)具有良好的余熱回收效率和經(jīng)濟性能。(3)通過將有機朗肯循環(huán)和蒸汽壓縮制冷循環(huán)進行有效耦合,提出了新型冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)。優(yōu)化結(jié)果表明,存在最佳膨脹機進口壓力使得系統(tǒng)制冷量和系統(tǒng)火用效率最大,加裝表面式回?zé)崞骺梢杂行Ц纳葡到y(tǒng)性能。通過工質(zhì)篩選發(fā)現(xiàn),采用環(huán)境友好型低沸點有機物R134a作為循環(huán)工質(zhì),冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)可以達到良好的效果。
【關(guān)鍵詞】:低溫?zé)煔庥酂?/strong> 有機朗肯循環(huán) 節(jié)點溫差 冷電聯(lián)產(chǎn) 系統(tǒng)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】:重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類號】:TK115;TK172
【目錄】:
- 摘要3-4
- ABSTRACT4-6
- 目錄6-8
- 主要符號表8-9
- 1 緒論9-22
- 1.1 引言9-12
- 1.1.1 我國能源消費現(xiàn)狀及余熱資源分布9-11
- 1.1.2 工業(yè)鍋爐煙氣余熱利用途徑11-12
- 1.2 有機朗肯循環(huán)研究現(xiàn)狀12-20
- 1.2.1 低沸點有機工質(zhì)性能分析和選取12-16
- 1.2.2 系統(tǒng)性能評價標(biāo)準(zhǔn)16-17
- 1.2.3 系統(tǒng)優(yōu)化方法17-20
- 1.3 本課題的主要研究內(nèi)容20-22
- 2 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)熱力學(xué)分析22-36
- 2.1 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)模型22-27
- 2.1.1 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)部件及特點22-23
- 2.1.2 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)熱力學(xué)模型23-27
- 2.2 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的主要影響參數(shù)27-34
- 2.2.1 蒸發(fā)溫度對系統(tǒng)效率的影響28-29
- 2.2.2 換熱器節(jié)點溫差對系統(tǒng)效率的影響29-32
- 2.2.3 單位換熱面積凈輸出功的影響因素32-34
- 2.3 本章小結(jié)34-36
- 3 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)濟性優(yōu)化36-47
- 3.1 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)濟性模型36-38
- 3.1.1 系統(tǒng)經(jīng)濟性模型構(gòu)建36-37
- 3.1.2 經(jīng)濟性模型優(yōu)化方法及約束條件37-38
- 3.2 有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)濟性分析38-42
- 3.2.1 換熱器節(jié)點溫差對系統(tǒng)經(jīng)濟性的影響38-40
- 3.2.2 蒸發(fā)溫度對系統(tǒng)經(jīng)濟性的影響40-41
- 3.2.3 熱源溫度對系統(tǒng)經(jīng)濟性的影響41-42
- 3.3 有機循環(huán)工質(zhì)篩選42-46
- 3.3.1 有機工質(zhì)篩選標(biāo)準(zhǔn)42-43
- 3.3.2 有機工質(zhì)性能對比43-45
- 3.3.3 有機工質(zhì)臨界溫度與系統(tǒng)經(jīng)濟性的關(guān)系45-46
- 3.4 本章小結(jié)46-47
- 4 基于有機朗肯循環(huán)的冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)47-61
- 4.1 冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)工作原理及結(jié)構(gòu)特點47-48
- 4.1.1 基本冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)47-48
- 4.1.2 帶回?zé)崂潆娐?lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)48
- 4.2 冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)熱力學(xué)模型48-51
- 4.3 冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化及工質(zhì)對比51-59
- 4.3.1 冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化51-57
- 4.3.2 冷電聯(lián)產(chǎn)復(fù)合系統(tǒng)工質(zhì)對比57-59
- 4.4 本章小結(jié)59-61
- 5 結(jié)論與展望61-63
- 5.1 結(jié)論61-62
- 5.2 展望62-63
- 致謝63-64
- 參考文獻64-69
- 附錄69
- A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和申請的專利69
- B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間獲獎情況69
【參考文獻】
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本文關(guān)鍵詞:換熱器節(jié)點溫差對有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能影響分析,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號:316657
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