基于ORC的余热回收发电系统热力性能分析

本文建立了以R245fa为循环工质回收130℃余热的有机朗肯循环(ORC)发电系统,建立了系统各部件的能量和?分析模型,分析了不同冷凝压力、蒸发压力对系统各个部件的?损失和?效率、热效率的影响。结果表明:(1)蒸发压力增大:系统热效率和?效率提高,蒸发器?损失下降,冷凝器?损失增加,系统总?损失减少;(2)冷凝压力增大:系统热效率和?效率下降,蒸发器?损失下降,冷凝器?损失增加,系统总?损失增加。研究结果对指导ORC余热发电系统优化、实现提高系统整体性能、提高系统效率有重要意义。     

不同太阳能热源下混合工质ORC系统性能分析

工质性质是影响有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统性能的重要因素之一。在不同热源温度下,对采用R601、R245fa作为组分的9种不同质量配比工质的ORC系统热力性和经济性进行计算,然后采用灰色关联法对系统性能进行分析及综合评价,并与纯工质的性能进行对比。研究表明,混合工质系统的热力学指标与温度滑移大小近似成反比。当温度滑移大于5K时,纯工质性能更优,且经济性也优于混合工质系统。综合来看,热源温度一定时,灰色关联度随着蒸发温度的升高呈现先增大后减小的趋势;混合工质R601/R245fa(0.1/0.9)的温度滑移最小,其性能也最优。采用R601和R245fa混合作为工质的系统在热源温度为160℃时,灰色关联度最大,系统性能更优。     

有机朗肯循环(ORC)膨胀发电机组设计分析

利用有机朗肯循环回收工业生产废水中的热量进行发电,不但节约能源而且减少废热对环境的热污染,有利于实现节能减排。本文针对某一化工厂95℃的热水作为热源,分析R134a和R245fa在不同蒸发温度下的能源利用效率、净发电功率、工质泵扬程以及单位净发电功率所需的膨胀机排量,并指出在实现利用余热发电可行性的问题上需要考虑设备投资、关键设备(工质泵)、经济效益等问题。     

低温余热回收ORC系统工质的筛选

利用有机朗肯循环(ORC)技术高效回收低温余热的关键之一是选用合适的工质。本文针对热源温度介于120~220℃区间内的ORC系统,选用R123,R245fa,R600和R1233zd(E)四种工质为研究对象,通过对50 kW的ORC系统的运行分析并结合模拟计算,详细讨论不同工质的热力特性以及蒸发温度、蒸发压力、蒸发器出口过热度对ORC系统热效率的影响。结果表明,对于透平膨胀机入口工质温度在100~150℃区间、热源温度在120~220℃区间的低温余热回收ORC系统,工质R600性能表现最佳,但易燃;从不可燃性、热力特性、环境友好性及设备成本方面考虑,R1233zd(E)具有优势,但工质价格较高。     

HFO-1336mzz(Z)在有机朗肯循环系统中的研究进展

有机朗肯循环(ORC)的工质选择对系统的效率和系统设计起着关键作用,以往使用的工质HFC-245fa因为GWP高达1030,无法满足国际社会的环保要求.本文比较了HFO-1336mzz(Z)与HFC-245fa的物性与系统性能,HFO-1336mzz(Z)有较高的临界温度和较低的临界压力,能够在较高的蒸发器温度下工作,...     

有机朗肯循环的发电系统的实验研究

以低温热蒸汽来模拟废热作为有机朗肯循环(ORC)的热源,建立了以R134a为制冷剂的有机朗肯循环发电系统。通过EES(engineering equation solver)软件对ORC系统进行了数学建模,并将实验与模拟结果进行了比较。结果表明:系统以R134a为工质运行,可以达到8%的发电效率;当膨胀机进口的状态为饱和或者过热时,系统的热效率与发电量都会随着进口压力的增加而增加;系统压力较低的时候,系统的不可逆程度较大,系统效率会有较大损失。     

有机朗肯循环模拟及涡旋式膨胀机的性能研究

近些年来,太阳能作为一种可再生能源受到了广泛的关注。其中利用太阳能集热器实现100℃以下高效的热量回收,是一种普遍且有效的太阳能利用方式。采用有机朗肯循环与100℃的低温热源相结合进行发电,目前也逐渐受到了研究人员的关注。考虑到膨胀机是有机朗肯循环的核心部件,本文选择了R600制冷剂作为ORC系统的工质,对其进行了计算以及热力学性能分析。同时搭建了利用压缩空气来驱动的涡旋式膨胀机性能研究的实验台。从ORC的理论分析得,当热源温度为78~97℃,环境温度为30℃,可以获得0.7~1kW的电量,效率为0.84~0.89。利用压缩空气模拟R600,当温度从75℃变化到95℃,对应的压力从0.8MPa变化到1.2MPa,膨胀机出口压力控制在0.28MPa,等熵效率维持在0.7左右。膨胀机的功电转化效率随着膨胀机理想输出功的增加而降低。     

不同工质对有机朗肯循环系统的热力性能影响

本文以R11、R123、R245fa、R600及R600a作为有机朗肯循环工质,在低温余热热源温度一定时,分别在蒸发温度为85~145 ℃,冷凝温度为25~45 ℃工况下对系统进行热力性能研究,对比的性能参数包括：循环比功、比净功、系统热效率及系统?损失。结合有机工质的环保性、热物性及系统热经济性对工质进行综合评价,发现R600的?效率最高,不可逆损失最少,故选取R600作为工质最佳;蒸发温度为110~140 ℃,冷凝温度为25 ℃时,系统性能达到最优。     

有机朗肯循环低温余热发电系统的工质选择

有机朗肯循环发电系统对于中低温余热的有效利用发挥了巨大的作用,但是有机朗肯循环系统的工质选择依旧是中低温余热利用中存在的问题。文章提出优选工质的条件,并通过对十种低沸点有机工质的性能对比分析得出R141b最适宜作为此温度的余热回收工质,综合性能高于其他工质,对于有机朗肯循环添加回热会大大提高系统效率。     

工业余热回收有机朗肯循环工质优选

工业流程中存在大量低于150℃的余热资源,采用这些余热资源驱动有机朗肯循环发电,可以有效地实现节能减排。为了对不同有机朗肯循环工质在工业余热应用过程中的特性进行研究,本文建立有机朗肯循环的性能分析模型,并选取6种工质,利用工程方程解答器(EES)软件分别在不同热源温度与冷源温度条件下,对其发电量、热力学第一定律效率和第二定律效率进行分析与比较。结果表明,不同工质的性能均随着热源温度的上升得到不同程度的提高,并随着冷源温度的上升而下降。在输出功、热力学第一定律效率以及第二定律效率3个方面,R600均表现出最佳特性。     

太阳能有机朗肯循环热发电研究进展

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)是利用低沸点的有机物作为工质推动透平做功的朗肯循环,ORC技术能够有效的利用低品位热能。太阳能是一种清洁、普遍存在的、巨大的低品位能源。ORC技术与太阳能结合,对节能减排,降低化石能源依赖,优化能源供给结构具有重要的现实意义。本文在分析总结国内外相关研究成果的基础上,分析了太阳能集热系统的主要影响因素以及有机朗肯循环系统中的关键因素对于循环性能的影响。     

EES在有机朗肯循环系统热力特性仿真研究中的应用

有机朗肯循环（OrganicRankineCycle,ORC）是在传统朗肯循环中采用有机工质（~IRl13,R123等）代替水推动膨胀机做功的循环,本文根据集总参数法和能量守恒定律建立有机朗肯循环系统的数学模型,运用软件工程方程求解器（EngineeringEquationSolver,EES）进行仿真研究,得到不同工况下有机朗肯循环系统热力特性的变化规律。研究结果表明,提高系统蒸发压力、降低系统冷凝压力以及选择效率尽可能高的膨胀机,可以提高有机朗肯系统循环热效率。仿真计算结果与实验数据二者吻合较好,表明所发展的数学模型可以满足有机朗肯循环热力系统仿真的要求。     

基于PSO算法优化的热水分流式双级ORC系统

以有机朗肯循环的结构优化为基础,建立了热水分流式双级有机朗肯循环数值模型,以粒子群算法为计算方法分析系统设计时最大净输出功,通过理论分析得到了影响系统净输出功的独立变量为热水经过高压蒸发器时换热后的温度和热水出口温度.结果 表明热水分流式双级有机朗肯循环可以对热水进行更好的利用,高压循环蒸发温度随着热水入口温度升高更快...     

有机朗肯循环发电系统中换热过程模拟与系统经济性分析

有机朗肯循环发电系统中的能量主要损失在换热设备中。换热设备性能对其发电效率有着直接的影响。为提高有机朗肯循环发电系统的经济性,以最小电力生产成本为目标函数,建立经济性模型,并以实际搭建的有机朗肯循环发电系统对模型进行优化,对安装预热器和过热器的经济性进行分析。研究结果表明:电力生产成本主要受热源介质流量、冷却水流量、系统发电功率、蒸发器节点温差及蒸发温度的影响;在有机朗肯循环发电系统中,尤其是在中大型发电系统中,预热器的安装是经济可靠的;过热器的安装对电力生产成本的增加值较小,而其可提高系统的稳定性、延长系统的使用寿命。     

有机朗肯循环发电系统设计及实验研究

本文以90~150℃低温余热热源的回收利用为前提,搭建了有机朗肯循环(ORC)发电系统实验平台。通过调节透平膨胀机入口压力,改变蒸发温度,实验研究蒸发温度对膨胀机性能和系统性能的影响。结果表明:当蒸发温度从76℃升高到84℃时,膨胀机入口温度逐渐升高,使膨胀机转速增大约9.11%,膨胀机输出功率增大1.26 kW,最高等熵效率为80.6%;系统循环净功、热效率、不可逆损失及效率均随蒸发温度的升高呈增大趋势,分别增大了33.9%、26.7%、15.4%、27%。     

R245fa传热性能实验

蒸发器和冷凝器的传热性能是影响制冷机组和双工质发电机组做功效率的关键因素,为了提高中低温余热在热泵机组和地热双工质发电系统中的利用效率,本文选用R245fa循环工质,对满液式蒸发器和冷凝器进行实验研究,分别讨论热水温度进口温度对蒸发器和冷凝器的传热系数、蒸发压力和冷凝压力的影响。研究结果表明,在工质流量和冷却水流量保持不变的条件下,蒸发器传热系数随着热水进口温度和温差的增大而减小,冷凝器的传热系数随着热水进口温度的增加先增大后减小,蒸发器传热系数可以达到2500 W/(m2?℃);蒸发器压力和汽轮机前后的压差随着热水出口温度的增加而增加,热水流量对蒸发压力和冷凝压力的变化浮动较小。     

R245fa传热性能实验研究

蒸发器和冷凝器的传热性能是影响制冷机组和双工质发电机组做功效率的关键因素,为了提高中低温余热在热泵机组和地热双工质发电系统中的利用效率,本文选用R245fa循环工质,对满液式蒸发器和冷凝器进行实验研究,分别讨论热水温度进口温度对蒸发器和冷凝器的传热系数、蒸发压力和冷凝压力的影响。研究结果表明,在工质流量和冷却水流量保持不变的条件下,蒸发器传热系数随着热水进口温度和温差的增大而减小,冷凝器的传热系数随着热水进口温度的增加先增大后减小,蒸发器传热系数可以达到2500 W/(m2·℃);蒸发器压力和汽轮机前后的压差随着热水出口温度的增加而增加,热水流量对蒸发压力和冷凝压力的变化浮动较小。     

过冷度对地热发电非共沸工质有机朗肯循环热力性能的影响

有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）是利用中低温地热能（< 150℃）发电的主要途径,在实际运行中,非共沸工质往往会冷凝至过冷状态。分析了冷凝过冷度对非共沸工质ORC热力性能的影响,建立了ORC、内回热（internal heat exchanger,IHE）ORC的热力学模型,以净输出功最大为目标函数优化了工质的蒸发压力,并开展了系统的㶲分析。结果表明：过冷度影响了工质与冷源换热流体间的温度匹配特性,受夹点温差的限制,随着过冷度的增加,工质的冷凝压力上升;过冷度亦改变了预热器和蒸发器的热量分摊,随着过冷度的增加,最佳蒸发压力亦上升。混合工质异丁烷/异戊烷的质量配比为0.4：0.6时,净输出功受过冷度的影响最大,当过冷度为2℃时,净输出功下降了4.36%。IHE回收膨胀机排汽的余热,提高了预热器入口温度,可提高过冷ORC系统净输出功0.55%。过冷度增大了冷凝器的㶲损失;采用内回热冷凝器的㶲损失降低了24.7%。     

水泥厂有机郎肯循环低温余热发电系统原理解析

本文对有机朗肯低温余热发电系统的基本原理进行了分析和研究,重点对其组成结构和工质进行了解析。     

混合工质Linde-Hampson制冷系统的实验研究

搭建了混合工质Linde-Hampson制冷系统,将4种工质R245fa/R600a/R508b/R14按照不同比例混合后进行实验研究。通过优化制冷剂组分得到不同配比下的最低运行温度,分析了最优配比下环境温度对系统运行性能的影响。结果表明:将4种工质按照不同配比进行混合,系统的最低运行温度范围在-45℃~-85℃之间。在环境温度35℃时,混合工质按比例R245fa:R600a:R508b:R14=0.45:0.3:0.18:0.07充注时,系统运行温度可达到-85℃,在此条件下,将环境温度从35℃降低到5℃,系统运行温度则从-85.5℃降低到-89.3℃。