有机工质低温余热发电的模拟与优化

以热力学第一定律和第二定律为基础,对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力分析.用Aspen plus软件,对循环系统中的几个重要影响参数进行了模拟研究.研究结果表明:工质处于饱和状态时系统的性能最优;增大蒸发压力或减小冷凝压力都能提高系统的热效率和火用效率.在原有基本朗肯循环的基础上,采用乏气回热循环或中间抽气回热循环,二者均能改善系统的性能.     

采用R1234ze(E)/R245fa的非共沸混合工质有机朗肯循环系统实验研究

非共沸混合工质具有的温度滑移特性能有效提升有机朗肯循环（organic Rankine cycle,简称为ORC）系统的性能,具有重要的研究意义。本文介绍了ORC系统测试试验台,建立了非共沸混合工质系统热力学分析模型,通过实验研究了工质流量对混合工质ORC系统的运行性能及换热特性的影响,并且与纯工质ORC系统进行了对比。结果表明,在系统工质流量较大时,采用混合工质R1234ze（E）/R245fa的ORC系统性能具有明显的提升。     

有机朗肯循环在水泥工业余热利用中的环境经济性分析

针对有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)在水泥工业低温余热回收中的应用,根据工质的临界温度筛选准则,选取了hexane、isohexane、R601和R123作为循环运行工质。分别对用这4种工质的循环热效率、输出净功和换热面积进行了计算分析,进而分析了循环的回收期和生命周期环境影响。对于日产4 000 t的水泥生产线,ORC每年发电1 151~1 215万k W·h,可节约3 453~3 646 t标准煤,可减排约1.31~1.39万t CO2,投资回收期为1.18~1.71年,ORC可减少环境负荷2.94%~3.11%,温室排放潜能1.55%~1.64%。结果表明,采用hexane作为工质的有机朗肯循环具有较好的经济性,而采用R601作为工质的有机朗肯循环则具有较好的环境性,有机朗肯循环有较好的经济性和环境友好性。     

有机朗肯循环与蒸汽压缩制冷循环耦合系统联产性能研究

以中高温地热作为驱动热源,将有机朗肯循环与蒸汽压缩制冷循环相结合,提出了中高温地热冷热电联产系统。基于热力学第一和第二定律,构建了冷热电联产热力学优化模型,并对热源温度120～200℃范围内的系统性能进行了模拟计算和分析,比较了Cyclohexane、Pentane、n-Heptane、n-Octane、nNonane、n-Decane、n-Hexane及Isopentane 8种不同工质的热力学性能。结论显示:有机朗肯循环与蒸汽压缩制冷循环耦合系统可以实现冷热电联产,根据季节需求不同灵活调控;Isopentane发电性能最佳,Isopentane制冷性能最佳;回收冷却水排放的热量可以大大提高耦合系统热效率,热效率高达90%多。     

有机朗肯循环的热力学分析

应用热力学第一定律和第二定律对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力计算、能量分析和火用分析.并以R245fa为工质,针对100℃左右的热源,在给定工况下分析计算了系统的热效率.研究结果表明:影响热效率的因素为蒸发器出口、膨胀机出口以及冷凝器内的工质状态参数;要减少系统的不可逆损失,需减少各热力过程的有温差传热和摩擦损耗,即选取高效传热的蒸发器和冷凝器及设计制造适合有机工质的膨胀机;在冷凝器入口前加装回热器,可有效减少传热温差引起的不可逆损失,加装回热器后整个系统的热效率提高了0.32%.研究结果可供有机朗肯循环系统设计作参考.     

中低温地热发电有机朗肯循环工质的选择

为了筛选出适合于中低温地热发电有机朗肯循环的较优有机工质,采用热动循环的分析方法及PR状态方程计算以10种干流体有机工质为循环工质的中低温地热发电有机朗肯循环的效率及其余主要热力性能.结果表明,总体来看,随着循环工质临界温度的升高,蒸发压力、凝结压力、输出功率及效率呈下降趋势,而循环热效率及地热流经换热后的排放（或回灌）温度呈上升趋势.以R227ea（七氟丙烷）作工质的有机朗肯循环系统输出功率及效率最高,蒸发压力及凝结压力均处于较合适的范围,R227ea是中低温地热发电有机朗肯循环较理想的工质.     

单螺杆膨胀机双循环系统的应用——基于柴油机尾气余热利用的方案计算

为了提高柴油机燃料燃烧能量利用率,以某增压柴油机为例,设计了单螺杆膨胀机双循环系统来回收柴油机尾气余热能量。此系统由朗肯循环（水为工质）与有机朗肯循环（R245fa为工质）组成,由单螺杆膨胀机输出动力。建立双循环系统热力学模型,对其性能进行热力学分析计算,并确定合理的工作范围。可得出如下结论：随着柴油机尾气（水蒸发器出...     

有机朗肯循环系统回收发动机尾气余热的研究

根据柴油机排气余热的特点设计了有机朗肯循环余热回收系统。采用R245fa作为工质,根据工质在不同蒸发压力下的蒸发率结合发动机的试验数据分析了两相流对系统性能的影响。通过比较系统净输出功、有机朗肯循环效率及主要部件损的变化规律确定了系统的最佳工作方案。结果表明,系统在全排气质量流量范围内能平稳地工作,有机朗肯循环效率达到10.2%,减小了各主要部件的损,余热回收效果明显。     

柴油机尾气余热回收系统的能分析和火用分析

采用R245fa作为循环工质,利用有机朗肯循环回收柴油机尾气余热,从而提高柴油机的燃油经济性。对不同蒸发压力下的朗肯循环热效率和发动机不同工况下余热回收系统的火用效率以及系统各组件的火用损失率进行了计算和分析。研究结果表明,蒸发压力越高则朗肯循环效率越高,工质和尾气之间传热的不可逆损失和蒸发器出口较高的尾气温度使得蒸发器的火用损失率最大,采用余热回收系统回收发动机尾气余热,系统输出净功最高可达18.7 kW。     

不同工质有机朗肯-蒸汽压缩复合式热泵系统的能效特性比较

对有机朗肯-蒸汽压缩复合式热泵系统的循环原理进行了描述,建立了系统性能的计算模型.其系统优势在于结构紧凑,能小型化,这使得采用太阳能驱动的家用小型空调成为可能;且性能系数相对较高,吸收式的制冷系数(coefficient of performance,COP)小于0.7,而有机朗肯-蒸汽压缩复合式热泵系统的制冷COP理论上高于1.4,且在室外温度越高时系数越高;能实现机械能、冷量的切换输出.在制冷工况和制热工况下,对有机朗肯循环和热泵循环采用相同工质和不同工质的循环性能进行了比较计算,筛选出了复合系统最适宜的工质,为进一步设计有机朗肯-蒸汽压缩式热泵系统提供理论指导,使此复合式热泵系统的应用成为可能.     

烟气余热有机朗肯循环工质的研究

通过热力学建模的方法对电厂烟气余热ORC循环工质进行研究,根据工质的筛选方法和REFPROP软件粗选出11种适合低温烟气余热发电的有机工质,通过热力学分析方法计算出ORC系统的循环热效率、泵功、净输出功、工质运行压力.结果表明,R601a是最适合低温烟气余热发电的工质,R245fa和R600次之.     

一种发电和CO2捕集相结合的LNG 冷能利用系统

温室效应的加剧使人们的碳捕集意识逐渐提高。针对碳捕集问题,将CO₂超临界朗肯循环和有机朗肯循环相结合,对原有燃气轮机废气发电系统进行改进,提出了一种废气发电与CO₂捕集相结合的LNG冷能梯级利用系统。利用Aspen Plus软件对系统进行热力学模拟计算,详细分析了蒸发压力和蒸发温度对系统热力学性能的影响。结果表明,提高CO₂超临界朗肯循环的蒸发压力和蒸发温度,对系统的净输出功和热效率有积极影响;有机朗肯循环的蒸发温度达到250 ℃后,其余热回收率达到最大值且不再随蒸发压力发生变化;系统净输出功可达251.6 kW,余热回收率为92.00%,㶲效率为57.00%;CO₂液化量达到883.6 kg/h时,可减少CO₂排放量763万t/a。研究成果对保护环境具有重大意义。     

基于太阳能的有机朗肯循环低温热发电系统热力性能分析

研究了汽轮机进口温度和进口压力对基于太阳能的有机朗肯循环系统性能的影响.以R600,R600a,R245fa,R236fa,R236ea,R601,R601a,RC318,R227ea九种有机工质为例,基于热力学第一定律和第二定律,研究了这两个参数对系统性能变化的影响,主要是对系统热效率、净输出功率以及系统总不可逆损失...     

Experimental study of a micro-scale solar organic Rankine cycle system based on compound cylindrical Fresnel lens solar concentrator

In the present study, a micro-scale solar organic Rankine cycle power generation system was developed. The system comprises of a solar collection system based on compound cylindrical Fresnel lens concentrator and an organic Rankine cycle power generation system integrated with a scroll expander. YD320 and R245 fa were used as the heat transfer fluid and the working fluid, respectively. The effects of the evaporation pressure, the degree of superheat, and the mass flow rate of the working fluid were analyzed to evaluate the solar collection efficiency, the electric power output, the thermal efficiency and exergy efficiency of the system. The results illustrate that both the increasing evaporation pressure and decreasing superheat degree have positive impacts on solar collection efficiency. The electric power increases as the evaporation pressure increases, while the thermal efficiency and the exergy efficiency decrease. However, the system overall efficiency decreases slowly due to the increase of solar collection efficiency. The electric power increases with the increment of the working fluid mass flow rate. The increasing mass flow rate has no visible impact on the thermal and exergy efficiencies of organic Rankine cycle subsystem, whereas a slightly increase of the thermal and exergy efficiencies of the integrated system. The electric power decreases with the increase of the superheat degree, whereas the thermal and the exergy efficiencies of the system increase. The system works more suitably with a higher degree of superheat for the small mass flow rate condition.     

有机朗肯循环机组性能仿真与变工况运行分析

目前国内外对于有机朗肯循环(ORC)系统的热力学研究大都集中在循环工质的优选与定工况下的循环系统优化和参数模拟,对于工程上遇到的变工况运行和安全运行的情况很少提及。使用流程软件AspenPlus对ORC系统进行了变工况运行模拟,并对模拟结果进行了分析,以期为应用ORC系统尤其是使用透平机作为动力设备的ORC系统提供一定的参考。     

Thermodynamic analysis of simplified dual-pressure ammonia-water absorption power cycle

A simplified dual-pressure ammonia-water absorption power cycle (DPAPC-a) using low grade energy resources is presented and analyzed. This cycle uses turbine exhaust heat to distill the basic solution for desorption. The structure of the cycle is simple which comprises evaporator, turbine, regenerator (desorber), absorber, pump and throttle valves for both diluted solution and vapor. And it is of high efficiency, because the working medium has large temperature difference in evaporation and small temperature difference in absorptive condensation, which can match the sensible exothermal heat resource and the cooling water simultaneously. Orthogonal calculation was made to investigate the influence of the working concentration, the basic concentration and the circulation multiple on the cycle performance, with 85–110 °C heat resource and 20–32°C cooling water. An optimum scheme was given in the condition of 110 °C sensitive heat resource and 20 °C cooling water, with the working concentration of 0.6, basic concentration of 0.385, and circulation multiple of 5. The thermal efficiency and the power recovery efficiency are 8.06 % and 6.66%, respectively. The power recovery efficiency of the DPAPC-a is 28.8% higher than that of the steam Rankine cycle (SRC) and 12.7% higher than that of ORC (R134a) under the optimized situation.