本文關(guān)鍵詞：基于粒子群算法和Aspen Plus的有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能優(yōu)化研究

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【摘要】：隨著我國汽車保有量的不斷增加,汽車產(chǎn)業(yè)所消耗的能源也越來越多,與此同時所帶來的環(huán)境污染也越來越嚴重。車用內(nèi)燃機余熱能回收技術(shù),是降低燃油消耗、減少污染物排放的有效途徑。由于內(nèi)燃機余熱能主要來源于冷卻介質(zhì)和排氣余熱能,屬于中低溫余熱能的范疇,而有機朗肯循環(huán)(ORC)系統(tǒng)在利用中低溫余熱能方面具有獨特的優(yōu)勢。根據(jù)某車用柴油機在額定工況的運行情況,采用Aspen Plus軟件對ORC系統(tǒng)的關(guān)鍵部件進行建模分析;并根據(jù)搭建的部件模型建立了簡單ORC系統(tǒng)、帶回熱器的ORC系統(tǒng)和抽氣回熱式有機朗肯循環(huán)(RORC)系統(tǒng)模型;結(jié)合參數(shù)靈敏度分析,對ORC系統(tǒng)在不同工況下的運行性能進行研究,并進一步研究了車用柴油機-ORC聯(lián)合系統(tǒng)的運行性能。研究結(jié)果表明,簡單ORC系統(tǒng)、帶回熱器的ORC系統(tǒng)和RORC系統(tǒng)的凈輸出功率最大值分別可達21.20kW、27.60kW和21.75kW。在上述三種ORC系統(tǒng)中,帶回熱器的ORC系統(tǒng)的運行性能最優(yōu)。根據(jù)試驗得出了車用柴油機在不同運行工況下的排氣余熱能的變化規(guī)律,設(shè)計了RORC系統(tǒng)來回收該柴油機的排氣余熱能。采用粒子群算法研究了在柴油機不同運行工況條件下有機工質(zhì)對RORC系統(tǒng)運行性能的影響情況。研究結(jié)果表明,在所選的9種有機工質(zhì)中,純工質(zhì)butane的熱力學(xué)性能最優(yōu),但其具有較高的可燃性;綜合考慮有機工質(zhì)的運行性能、安全性和環(huán)保性等,純工質(zhì)R124和混合工質(zhì)R416A更適用于RORC系統(tǒng)�；谲囉貌裼蜋C在不同運行工況下排氣余熱能的變化規(guī)律,利用粒子群算法對簡單ORC系統(tǒng)、帶回熱器的ORC系統(tǒng)和RORC系統(tǒng)進行多參數(shù)多目標優(yōu)化研究。研究結(jié)果表明,當柴油機在不同工況下運行時,ORC系統(tǒng)的最優(yōu)運行參數(shù)有差異;針對相同的柴油機運行工況,若采用不同方案的ORC系統(tǒng),其最優(yōu)運行參數(shù)的數(shù)值也有差異。經(jīng)過對比分析可知,帶回熱器的ORC系統(tǒng)的運行性能最優(yōu)。
【關(guān)鍵詞】：有機朗肯循環(huán) 車用柴油機 工質(zhì)選擇 運行參數(shù)優(yōu)化 粒子群算法 Aspen Plus
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK115
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 物理量名稱及符號表8-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 ORC系統(tǒng)研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 ORC系統(tǒng)方案的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 有機工質(zhì)選擇的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 ORC系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 車用ORC系統(tǒng)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 本文的主要工作內(nèi)容19-20
• 第2章 基于Aspen Plus的ORC系統(tǒng)方案設(shè)計及分析20-50
• 2.1 Aspen Plus軟件簡介20-23
• 2.1.1 Aspen Plus軟件的主要功能20-21
• 2.1.2 Aspen Plus軟件的主要特點21-22
• 2.1.3 Aspen Plus軟件基本模塊介紹22-23
• 2.2 基于Aspen Plus的ORC系統(tǒng)關(guān)鍵部件研究23-29
• 2.2.1 ORC系統(tǒng)蒸發(fā)器的研究23-25
• 2.2.2 ORC系統(tǒng)工質(zhì)泵的研究25-27
• 2.2.3 ORC系統(tǒng)膨脹機的研究27-29
• 2.3 基于Aspen Plus的簡單ORC系統(tǒng)研究29-34
• 2.3.1 簡單ORC系統(tǒng)建模29-30
• 2.3.2 簡單ORC系統(tǒng)運行性能分析30-34
• 2.4 基于Aspen Plus的帶回熱器的ORC系統(tǒng)研究34-39
• 2.4.1 帶回熱器的ORC系統(tǒng)建模34-35
• 2.4.2 帶回熱器的ORC系統(tǒng)運行性能分析35-39
• 2.5 基于Aspen Plus的RORC系統(tǒng)研究39-48
• 2.5.1 RORC系統(tǒng)建模39-40
• 2.5.2 RORC系統(tǒng)運行性能分析40-48
• 2.6 本章小結(jié)48-50
• 第3章 基于粒子群優(yōu)化的ORC系統(tǒng)工質(zhì)選擇研究50-74
• 3.1 粒子群算法簡介50-52
• 3.2 車用柴油機排氣余熱能特性分析52-54
• 3.3 RORC系統(tǒng)熱力學(xué)模型54-57
• 3.4 純工質(zhì)R32、R125、R134a及相關(guān)混合工質(zhì)的分析57-65
• 3.5 混合工質(zhì)R416A及相關(guān)純工質(zhì)的分析65-72
• 3.6 本章小結(jié)72-74
• 第4章 基于粒子群算法的ORC系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化74-96
• 4.1 簡單ORC系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化74-81
• 4.1.1 簡單ORC系統(tǒng)熱力學(xué)模型74-76
• 4.1.2 粒子群算法關(guān)鍵參數(shù)取值76-77
• 4.1.3 簡單ORC系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果及分析77-81
• 4.2 帶回熱器的ORC系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化81-89
• 4.2.1 帶回熱器的ORC系統(tǒng)熱力學(xué)模型81-84
• 4.2.2 粒子群算法關(guān)鍵參數(shù)取值84-85
• 4.2.3 帶回熱器的ORC系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果及分析85-89
• 4.3 RORC系統(tǒng)運行參數(shù)優(yōu)化89-95
• 4.3.1 粒子群算法關(guān)鍵參數(shù)取值90-91
• 4.3.2 RORC系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果及分析91-95
• 4.4 本章小結(jié)95-96
• 結(jié)論96-98
• 參考文獻98-102
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和申請的專利102-104
• 致謝104

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本文編號：856465