基于单螺杆膨胀机有机朗肯循环有无回热系统性能分析

有机朗肯循环（ORC）是实现中低温热源发电利用的有效技术，膨胀机是系统热功转换核心部件，其性能表现直接制约系统整体性能。本文设计搭建单螺杆膨胀机回热式有机朗肯循环发电系统，R245fa为系统工质，实验分析恒定冷热源参数下回热式和无回热两类系统和膨胀机主要性能参数的变化规律。实验结果表明：两类系统效率随着膨胀机转矩和转速的增加而增大，膨胀机转矩和转速相同时回热式系统效率较大，当膨胀机转速为1300r/min，回热式系统最大效率为7.20%，比无回热系统效率增加了11.9%；由于回热器利用膨胀机乏汽预热蒸发器入口的有机工质，因此回热式系统相对于无回热式系统的膨胀机入口过热度、等熵效率增加，膨胀比和蒸发器的换热量减小，工质在回热器中的压降是回热式系统膨胀比变小的主要因素。随着膨胀机转矩和转速增加，两类系统蒸发器吸热量和膨胀比增大，膨胀机等熵效率和入口过热度减小。     

有机朗肯循环发电系统变工况运行的实验研究

受余热热源及环境温度不稳定特性的制约,有机朗肯循环（ORC）发电系统在实际应用中需要有较强的变工况能力。本文以R245fa为工质,实验研究了在不同冷热源温度时,ORC系统在相同负载容量及膨胀机转速下的变工况运行特性及各部件实际性能。实验结果表明：热源温度主要决定了膨胀机的入口温度及过热度。随着热源温度的降低,膨胀机内部泄漏量变大,其等熵效率变低,单位质量工质做功能力变差,维持膨胀机做功状态的工质质量流量增加。由于工质在蒸发器内整体吸热量变小,系统发电效率随热源温度的降低而升高。在10℃冷源温度下,热源温度从115℃下降至100℃,机组的最大发电效率从5.03%升高至5.25%。改变冷源温度,主要作用于膨胀机的进出口压力,改变了膨胀机的做功状态。降低冷源温度,膨胀机压比升高,单位质量工质做功能力变强,维持膨胀机做功状态的工质质量流量减小。但由于膨胀机过膨胀运行带来的不可逆损失增加,膨胀机的等熵效率随冷源温度降低而减小。在115℃热源温度下,冷源温度从30℃下降至10℃,系统最大发电效率从6.08%升高至7.01%。     

ORC驱动RO海水淡化不同能量回收方式性能分析

建立了有机朗肯循环(ORC)驱动反渗透(RO)海水淡化复合系统计算模型,以混合工质R600a/R601a为有机工质,海水淡化所用海水经过冷凝器以提高淡水产量,并对使用不同能量回收装置的ORC-RO复合系统的性能进行比较。结果表明:BASIC系统、PWT能量回收系统和PES能量回收系统R600a/R601a的最佳混合比例分别为0.7/0.3、0.8/0.2和0.9/0.1;在渤海年平均水温12℃时,BASIC系统的最大淡水产量为5.04kg/s,采用PWT能量回收系统能使淡水产量提高38.69%,采用PES能量回收系统能使产水量提高130.36%;相同功耗下,3个系统比采用电驱动RO海水淡化的系统淡水产量分别提高80.96%、39.44%和19.57%;随着冷凝器进水温度的升高,PES系统的产水优势减弱,混合工质相比于纯工质的产水优势更加明显,可见复合系统的设计需要考虑冷凝器进水温度的影响。     

波动热源下ORC发电系统的动态运行特性

ORC(有机朗肯循环)是实现中低温热源热功转换的关键技术。以R245fa为工质,采用单螺杆膨胀机,在120℃不稳定热源下实验研究了ORC发电系统在变负载下的动态运行特性及系统主要运行参数随波动热源的变化。实验结果表明:增大负载容量,维持膨胀机做功状态所需工质流量增加,膨胀机入口压力变大,单位工质吸热量变小,膨胀机入口温度及过热度降低。但由于系统整体吸热量变大,系统冷凝压力及冷却水入口温度就增加。系统的发电功率与效率也随负载的提升而不断增大,最大分别为4.61 kW与5.76%。受热源温度正弦波动的作用,系统主要运行参数出现不同程度的波动,冷凝压力的变化是造成系统不稳定的主要原因。     

化学工艺构建微/纳结构沸腾表面的研究进展

综述了近年来多种化学工艺构建微/纳结构表面强化沸腾传热的研究进展,介绍了沉积法、蚀刻法、氧化法以及化学脱合金法等工艺构建微/纳结构表面的构建过程,并对强化传热性能表现进行探究总结,进而提出未来研究的方向。