本文關(guān)鍵詞：中低溫有機朗肯循環(huán)的性能優(yōu)化與實驗平臺構(gòu)建，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國中低品位余熱資源普遍存在且數(shù)量巨大,如果充分利用這部分資源,將有助于優(yōu)化我國能源消費結(jié)構(gòu),提高我國總體能源利用效率。有機朗肯循環(huán)(Organic Ranking Cycle, ORC)是一種新型余熱利用技術(shù),可用于各種類型中低品位余熱的利用,具有效率高、投資少、環(huán)境友好等優(yōu)點,在中低品位余熱資源利用過程中起到重要作用。本文將圍繞中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)進行理論研究,并開展相關(guān)實驗平臺的構(gòu)建工作,主要的研究工作如下：基于熱力學第一定律和熱力學第二定律,在MATLAB環(huán)境下,建立中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)組件模型與評價模型,提出該系統(tǒng)有機工質(zhì)的選取原則,探討有機工質(zhì)的干濕特性。在此基礎(chǔ)上,針對中低溫熱源分組對比11種有機工質(zhì)的熱力學性能。通過對比分析發(fā)現(xiàn),在低溫和中溫熱源條件下,工質(zhì)R245fa和工質(zhì)R113的熱力學性能優(yōu)于其他有機工質(zhì)。此外,在該系統(tǒng)模型下,針對系統(tǒng)關(guān)鍵工作參數(shù),對系統(tǒng)進行敏感性分析。分析結(jié)果表明：蒸發(fā)溫度、過熱度和冷凝溫度對提高系統(tǒng)性能的影響比較大,而過冷度的影響不大。開展中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的優(yōu)化研究。采用遺傳算法在MATLAB環(huán)境下編制計算程序,對ORC系統(tǒng)進行參數(shù)優(yōu)化,得出系統(tǒng)在循環(huán)過程中的最佳工作參數(shù)組合和對應的最大熱效率。同時,從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面綜合考慮,構(gòu)建系統(tǒng)性能的多目標優(yōu)化模型,利用NSGA-Ⅱ算法實現(xiàn)對ORC系統(tǒng)的多目標優(yōu)化,獲得Pareto最優(yōu)解集,并采用理想點輔助法選取優(yōu)化最佳解。此外,從ORC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度出發(fā),對比分析有回熱ORC系統(tǒng)和無回熱ORC系統(tǒng),認為增加回熱器裝置對提高系統(tǒng)熱力性能是有利的。在國內(nèi)成功搭建熱源溫度范圍為80℃～400℃的多工質(zhì)ORC實驗平臺。在完成實驗平臺總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上,對系統(tǒng)主要設(shè)備進行選型與設(shè)計計算,并建立實驗平臺參數(shù)測量與控制系統(tǒng),完成中低溫余熱利用ORC實驗平臺整體的構(gòu)建。該實驗平臺主要由工質(zhì)循環(huán)回路、熱源回路以及冷源回路三個部分組成,可用于多種工質(zhì)的實驗研究,以中低溫煙氣作為熱源,以常溫冷卻水作為冷源,并采用一體化設(shè)計的渦輪膨脹機。
【關(guān)鍵詞】：中低溫余熱利用 有機朗肯循環(huán) 工質(zhì)選擇 敏感性分析 性能優(yōu)化 實驗平臺
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK115
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 中低溫有機朗肯循環(huán)的應用11-14
• 1.2.2 有機朗肯循環(huán)工質(zhì)的研究14-15
• 1.2.3 有機朗肯循環(huán)的性能優(yōu)化15-16
• 1.2.4 有機朗肯循環(huán)的實驗研究16-17
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容17-18
• 第2章 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)介紹及其模型18-28
• 2.1 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)介紹18-19
• 2.1.1 ORC系統(tǒng)的工作原理18-19
• 2.1.2 ORC系統(tǒng)的主要特點19
• 2.2 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)熱力模型的建立19-27
• 2.2.1 ORC系統(tǒng)組件模型的建立19-25
• 2.2.2 ORC系統(tǒng)的性能評價模型25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的熱力分析28-42
• 3.1 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)工質(zhì)分析28-32
• 3.1.1 有機工質(zhì)介紹28-29
• 3.1.2 有機工質(zhì)的干濕性29-30
• 3.1.3 有機工質(zhì)的選取原則30
• 3.1.4 有機工質(zhì)的熱力分析30-32
• 3.2 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)敏感性分析32-40
• 3.2.1 蒸發(fā)溫度對ORC系統(tǒng)性能的影響33-35
• 3.2.2 過熱度對ORC系統(tǒng)性能的影響35-37
• 3.2.3 冷凝溫度對ORC系統(tǒng)性能的影響37-39
• 3.2.4 過冷度對ORC系統(tǒng)性能的影響39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-42
• 第4章 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的性能優(yōu)化研究42-56
• 4.1 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化42-46
• 4.1.1 參數(shù)優(yōu)化方法簡介42-43
• 4.1.2 參數(shù)優(yōu)化方法基本流程43-45
• 4.1.3 參數(shù)優(yōu)化結(jié)果分析45-46
• 4.2 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的多目標優(yōu)化46-51
• 4.2.1 多目標優(yōu)化問題的描述47
• 4.2.2 多目標優(yōu)化方法介紹47-49
• 4.2.3 多目標優(yōu)化結(jié)果分析49-51
• 4.3 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化51-54
• 4.3.1 回熱型ORC系統(tǒng)熱力模型的建立51-53
• 4.3.2 回熱型ORC系統(tǒng)的熱力分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第5章 中低溫余熱利用ORC實驗平臺的構(gòu)建56-71
• 5.1 實驗平臺總體設(shè)計方案56-58
• 5.2 系統(tǒng)主要設(shè)備選型與計算58-67
• 5.2.1 熱源部分58-61
• 5.2.2 蒸發(fā)器61-63
• 5.2.3 冷凝器63-64
• 5.2.4 膨脹機及發(fā)電設(shè)備64-66
• 5.2.5 工質(zhì)泵及變頻器66-67
• 5.3 系統(tǒng)參數(shù)測量與控制67-70
• 5.3.1 溫度參數(shù)測量67-68
• 5.3.2 壓力參數(shù)測量68
• 5.3.3 流量參數(shù)測量68-69
• 5.3.4 轉(zhuǎn)速參數(shù)測量69
• 5.3.5 電參數(shù)測量69-70
• 5.3.6 控制平臺70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第6章 結(jié)論與展望71-74
• 6.1 結(jié)論71-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻74-80
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果80-81
• 致謝81

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：中低溫有機朗肯循環(huán)的性能優(yōu)化與實驗平臺構(gòu)建，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：386480