本文關(guān)鍵詞：不同熱源條件與模式下ORC熱經(jīng)濟(jì)性能的比較研究

  更多相關(guān)文章： 熱源條件 亞臨界ORC 跨臨界ORC 溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng) 熱經(jīng)濟(jì)性能

【摘要】：本課題主要研究了亞臨界有機(jī)朗肯循環(huán)(亞臨界ORC)的外部熱源條件及不同熱源條件下亞臨界ORC與跨臨界有機(jī)朗肯循環(huán)(跨臨界ORC)或溴化鋰吸收式制冷熱經(jīng)濟(jì)性能的比較。對(duì)于亞臨界ORC,首先從熱經(jīng)濟(jì)學(xué)角度出發(fā)討論了系統(tǒng)凈輸出功(Wnet),系統(tǒng)火用效率(ηex)及系統(tǒng)平準(zhǔn)化電能成本(LEC)隨煙氣出口溫度的變化�？紤]到低溫?zé)煔庥酂岬母g性作用,分析了亞臨界ORC低溫?zé)煔庥酂崂弥泄潭煔獬隹跍囟葹槠渥畹驮试S排煙溫度的合理性與必要性。另外,基于亞臨界ORC工質(zhì)蒸發(fā)壓力需低于其臨界壓力的熱力學(xué)限制條件及合理的ORC系統(tǒng)的系統(tǒng)凈收益應(yīng)為非負(fù)的經(jīng)濟(jì)學(xué)限制條件,研究了亞臨界ORC系統(tǒng)不同工質(zhì)所能利用的熱源條件,包括最大熱源進(jìn)口溫度(Tgi,max),最小熱源進(jìn)口溫度(Tgi,min)及最小熱源質(zhì)量流量(mg,min)。隨后,對(duì)亞臨界ORC性能指標(biāo)(包括無量綱凈輸出功αWnet、ηex及年度化單位投資凈收益NBI)與熱源條件(無量綱煙氣進(jìn)口溫度αTgi和無量綱煙氣質(zhì)量流量αmg)之間進(jìn)行了關(guān)聯(lián)式擬合。結(jié)果表明,對(duì)于Wnet和LEC,存在最佳煙氣出口溫度(Tgo,opt),對(duì)于ηex,在所研究的煙氣出口溫度范圍內(nèi)沒有出現(xiàn)Tgo,opt。如果系統(tǒng)以Wnet和LEC為主要目標(biāo),在蒸發(fā)器夾點(diǎn)溫差低于20 K的情況下,將煙氣出口溫度固定為其最低允許排煙溫度是合理的。另外,不論純工質(zhì)或非共沸混合工質(zhì),工質(zhì)可利用的Tgi,max隨其臨界溫度(Tcr)的增大線性增加。對(duì)于純工質(zhì),其可利用的Tgi,min受Tcr的影響較小,對(duì)于非共沸混合工質(zhì),其可利用的Tgi,min隨Tcr的增大先減小后增大。不論純工質(zhì)或非共沸混合工質(zhì),隨著煙氣質(zhì)量流量(mg)的增加,各工質(zhì)所能利用的熱源溫度區(qū)間明顯擴(kuò)大,且各工質(zhì)的mg,min隨熱源溫度的增加急劇降低。αWnet、ηex和NBI隨αTgi的增加分別呈二次函數(shù)、冪函數(shù)及線性函數(shù)形式增大,且NBI隨αmg的增加呈冪函數(shù)形式增大。對(duì)于亞臨界ORC與跨臨界ORC的比較性研究,仍是以Wnet,ηex及LEC為性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。首先基于性能尋優(yōu)原則,對(duì)滿足夾點(diǎn)溫差要求的跨臨界ORC中膨脹機(jī)進(jìn)口溫度和壓力進(jìn)行分析和確定,隨后基于固定的煙氣出口溫度,對(duì)不同煙氣進(jìn)口溫度下以R601為工質(zhì)的亞臨界ORC和以R134a為工質(zhì)的跨臨界ORC的熱經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明:當(dāng)跨臨界ORC蒸發(fā)器夾點(diǎn)溫差位于工質(zhì)進(jìn)出口之間時(shí),滿足夾點(diǎn)溫差要求的膨脹機(jī)進(jìn)口壓力越小越好;當(dāng)跨臨界ORC蒸發(fā)器夾點(diǎn)溫差位于工質(zhì)出口處時(shí),存在最佳膨脹機(jī)進(jìn)口壓力。無論對(duì)亞臨界ORC還是跨臨界ORC,隨著熱源溫度(Tgi)的升高,Wnet均升高,LEC均降低;對(duì)于亞臨界ORC,ηex隨Tgi的升高單調(diào)增加,而對(duì)于跨臨界ORC,ηex隨Tgi的升高先增加后減小(或保持不變)。此外,對(duì)于Wnet及ηex,存在一個(gè)熱源溫度區(qū)間,使跨臨界ORC優(yōu)于亞臨界ORC,并且隨著夾點(diǎn)溫差的增大,該熱源溫度區(qū)間擴(kuò)大;對(duì)于LEC,亞臨界ORC始終優(yōu)于跨臨界ORC。最后,從經(jīng)濟(jì)學(xué)層面出發(fā)并結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)亞臨界ORC余熱發(fā)電和溴化鋰吸收式余熱制冷進(jìn)行了分析比較。結(jié)果表明,在任意Tgi、mg及當(dāng)?shù)仉妰r(jià)或冷價(jià)(Se或Sc)下,混合工質(zhì)亞臨界ORC和制冷循環(huán)均優(yōu)于純工質(zhì)亞臨界ORC。存在臨界Tgi(Tgi,cr)、臨界mg(mg,cr)及臨界Se(Se,cr)使混合工質(zhì)亞臨界ORC和余熱制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)效益相同。若Tgi(或mg或Se)低于Tgi,cr(或mg,cr或Se,cr),優(yōu)選制冷循環(huán),反之,優(yōu)選混合工質(zhì)亞臨界ORC,且Tgi,cr、mg,cr及S電,cr均隨Sc與Se的價(jià)格比(α)的增大而增大。
【關(guān)鍵詞】：熱源條件 亞臨界ORC 跨臨界ORC 溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng) 熱經(jīng)濟(jì)性能
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK115
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 主要符號(hào)表9-10
• 1 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 亞臨界ORC余熱發(fā)電研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 跨臨界ORC余熱發(fā)電研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.3 溴化鋰吸收式制冷機(jī)余熱制冷研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容18-20
• 2 理論分析20-31
• 2.1 物理模型20-23
• 2.1.1 亞臨界ORC系統(tǒng)20-21
• 2.1.2 跨臨界ORC系統(tǒng)21
• 2.1.3 溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)21-23
• 2.2 數(shù)學(xué)模型23-29
• 2.2.1 循環(huán)中各點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)的確定23-25
• 2.2.2 熱力學(xué)計(jì)算模型25-28
• 2.2.3 經(jīng)濟(jì)學(xué)計(jì)算模型28-29
• 2.3 性能評(píng)價(jià)指標(biāo)29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 亞臨界ORC中外部熱源條件的研究31-47
• 3.1 考慮低溫腐蝕的亞臨界ORC中煙氣出口溫度的研究31-37
• 3.1.1 不同煙氣進(jìn)口溫度下亞臨界ORC系統(tǒng)性能指標(biāo)隨煙氣出口溫度的變化32-34
• 3.1.2 不同蒸發(fā)器夾點(diǎn)溫差下亞臨界ORC系統(tǒng)性能指標(biāo)隨煙氣出口溫度的變化34-37
• 3.2 亞臨界ORC中不同工質(zhì)所能利用的臨界熱源條件37-41
• 3.2.1 工質(zhì)的選擇37-39
• 3.2.2 純工質(zhì)亞臨界ORC所能利用的臨界熱源條件39-40
• 3.2.3 混合工質(zhì)亞臨界ORC所能利用的臨界熱源條件40-41
• 3.3 亞臨界ORC各性能指標(biāo)與熱源條件的對(duì)應(yīng)關(guān)系41-45
• 3.3.1 參數(shù)的無量綱化41
• 3.3.2 亞臨界ORC性能指標(biāo)隨熱源條件的變化情況41-42
• 3.3.3 公式擬合及誤差分析42-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 4 不同熱源條件下亞臨界ORC與跨臨界ORC熱經(jīng)濟(jì)性能的比較47-53
• 4.1 工質(zhì)的選擇47
• 4.2 結(jié)果討論與分析47-52
• 4.2.1 跨臨界ORC中滿足夾點(diǎn)溫差要求的最佳(T1，，P1)的確定47-50
• 4.2.2 亞臨界ORC與跨臨界ORC熱經(jīng)濟(jì)性能比較50-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 5 不同熱源條件下亞臨界ORC與溴化鋰吸收式制冷熱經(jīng)濟(jì)性能的比較53-61
• 5.1 工程實(shí)例53-58
• 5.2 熱源條件對(duì)余熱回收系統(tǒng)年度化凈收益的影響58-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 6 結(jié)論與展望61-63
• 6.1 結(jié)論61-62
• 6.2 展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 附錄68
• A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄68
• B. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目68

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