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。     

有机朗肯循环系统工质设计与系统参数的同步优化

工质是有机朗肯循环（organic Rankine cycle，ORC）中能量转换的载体，其与冷、热源之间的匹配直接影响ORC系统性能。现有工质提升ORC系统性能有限，新型工质的设计对提升ORC性能非常重要。提出了基于计算机辅助分子设计（computer-aided molecular design，CAMD）的工质设计与和ORC系统同步优化的建模和求解方法，对传统CAMD模型进行了改进。建立了以ORC系统输出净功最大为优化目标的混合整数非线性数学规划（mixed integer non-line programming，MINLP）模型，提出了求解策略。基于9个基本元素选择37个基团，应用于建立的同步优化模型，获得了热源范围353.15~463.15 K和冷源范围293.15~298.15 K工况下的最优工质，并与现有工质进行了对比验证。对比结果表明，新型工质的ORC净功比现有工质ORC净功增加12.46%。对在计算ORC循环性能中涉及的工质物性，如临界温度、临界压力、沸点温度、比热容、密度和相对分子质量等进行了敏感性分析。     

变温热源驱动非共沸混合工质ORC换热器温度匹配性能评价方法

在对变温热源驱动非共沸混合工质ORC(有机朗肯循环)换热器中冷热流体温度匹配性能分析的基础上,提出了用于评价非共沸混合工质ORC换热器中冷热流体间温度匹配性能的指标DMPC(温度匹配指标的标准偏差).采用该指标对换热过程进行所得的结果与采用热力学第二定律的分析结果具有一致性,即当指标DMPC增大,换热器中的额外熵产增加,效率升高,而当指标DMPC减少,换热器中的额外熵产降低,效率下降.该评价指标还可作为优化非共沸混合工质ORC换热器中冷热流体温度匹配性能的目标函数,便于进行变温热源驱动ORC非共沸混合工质的组元匹配及配比优化.     

混合制冷工质相变换热性能评述与研究

对非共沸混合工质相变换热性能的研究发展进行了评述与分析；回顾了对其换热机理和换热特性计算关联式的研究过程，研究方法和研究结果，以及关于混合工质换热强化技术的研究，对进一步的研究方向和研究方法进行了分析。     

非共沸混合工质有机朗肯循环系统变工况特性研究

鉴于分布式能源系统中燃气轮机负荷波动较大,而目前对有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）研究更注重相同吸热量及其热力性能随初始参数变化的对比,很少考虑燃气轮机负荷降低时导致烟气温度和质量流量均下降对系统性能的影响。通过HYSYS平台构建特性模型,以换热器内窄点温差为约束条件,研究变工况特性ORC工质优选方案。在燃气电厂变负荷工况下,寻求对应系统最大净输出功的最佳运行参数,从热耗率、质量流量和AP值等特性比较,采用不同组分工质的循环性能,经对比发现R152a系统净输出功、热耗率、质量流量在所选工况区间内相比混合工质具有明显优势,而冷凝器AP值及系统热回收率却相反。研究结果为ORC系统二元非共沸混合工质优选提供参考。     

立方型状态方程预测氟利昂工质热力性质的研究

立方型状态方程具有型式简单、精度高等特点。本文以常用的立方型状态方程 R-K-S、P-R 和 p-T 方程对氟利昂纯工质和它们的混合工质的热力性质进行了大量的计算和分析研究,给出了具有价值的各种工质的方程参数及二元相互作用系数。研究结果表明:B-T 方程具有比 R-K-S 和 P-R 方程更高的计算精度,利用它可以预测混合工质的热力性质及有助于进行新工质的寻找。     

在热化循环中应用混合工质R22／R152_a同时供冷与供热的实验研究

通过在同时供冷与供热的热化循环装置中应用混合工质Ｒ２２／Ｒ１５２ａ及单一工质Ｒ１２进行实验研究，确定当ｃｏｐ值最高时其最佳的混合比，并用Ｒ１２作比较，证明在一定的热化循环工况下．混合工质总的能效比高于单一工质的总能效比。     

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.     

在热化循环中应用混合工质R22／R152a同时供冷与供热的实…

通过在同时供冷与供热的热化循环装置中应用混俣工质Ｒ２２／Ｒ１５２ａ，及单一工质Ｒ１２进行实验研究，确定当ｃｏｐ值高时其最佳的混合比，并用Ｒ１２作比较，证明在一定的热化循环工况下，混合工质总的能效比高于单一工质的总能效比。     

HFC—32／HFC—134a在毛细管内流动的计算机模拟及分析

对非共沸混合工质ＨＦＣ－３２／ＨＦＣ－１３４ａ在毛细管内的流动状态进行了分析，从毛细管内流体流动的基本方程出发，结合非共沸二元工质的特性，应用混合法则分析了非沸混合工质的节流过程，建立数字模型并求得在不同压差条件下的毛细管最佳长度。     

考虑环境温度变工况的分液冷凝有机朗肯循环系统优化设计

有机朗肯循环是最具潜力的低品位热-功转换技术之一,设计工况的选择和考虑变工况的系统设计和运行方法对降低系统全年发电成本或提高系统年均发电效率有重要意义.本文建立了余热驱动有机朗肯循环系统设备结构参数和系统运行参数同步优化模型并提出了求解策略;考虑到环境温度随季节变化的特性,选取4个环境温度作为设计工况,分别得到了4个设计工况下最优设计方案,基于4个设计结构优化全年运行方案,并比较不同系统配置下全年变工况的综合性能.研究结果表明：同时优化系统参数及设备结构参数对提高系统性能至关重要;环境设计温度不同,设计的最优结构和运行方案不同,可根据多个变工况环境温度对系统进行优化设计,优化全年运行方案.     

基于时间序列聚合的有机朗肯循环系统优化方法

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC) 发电技术在回收中低温余热和中低温太阳能热发电方面具有广阔的应用前景,系统优化设计对提高系统发电效率和降低系统全年发电成本具有重要意义。本文建立了太阳能驱动ORC系统设备结构参数和系统运行参数同步优化模型;考虑到太阳能辐射量和环境温度随时间变化的特性,基于时间序列聚合法获得5个聚合点作为设计工况,分别得到了5个聚合设计工况下最优设计方案。结果表明：太阳能辐射量和环境设计温度不同,设计的系统结构参数和运行方案不同;在环境温度值低、太阳辐射值高时度电成本 (Electricity Production Cost, EPC) 最低,ORC效率最高。     

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。     

柴油机排气余热的有机朗肯循环发电系统

针对柴油机排气余热的特点设计了有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统.在该系统中,采用R245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)作为循环工质,针对其不同蒸发温度以及冷凝温度,通过模拟计算研究了最终排气温度、系统净输出功率和朗肯循环实际效率的变化规律.研究结果表明,当蒸发温度低于367.46 K时应采用一级膨胀系统;当蒸发温度高于367.46 K低于404.6 K时应采用二级膨胀系统;冷凝温度恒定时,最终排气温度随蒸发温度的升高而降低,系统净输出功率和朗肯循环实际效率随蒸发温度的升高而升高;蒸发温度恒定时,最终排气温度随冷凝温度的降低而降低,系统净输出功率和朗肯循环实际效率随冷凝温度的降低而升高.     

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。     

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.