变温热源的有机朗肯循环性能分析

研究用于变温热源(烟气余热)动力回收的有机朗肯循环。考察了6种候选有机物工质和不同循环形式(如有无过热、有无回热)。系统净功、热效率、效率作为热力学指标,换热总能效(U_A),透平尺寸因数(S_P),透平等熵容积流速比(V_(FR))可大概反映系统尺寸和造价,作为技术经济性指标。采用Matlab编程,以最大净功为目标对循环进行了热力学优化和分析,并对最大净功下系统的经济性做了初步分析。结果表明:采用回热的循环输出更高净功。苯的简单循环输出最大净功,137.14 k W;庚烷的回热循环输出最大净功,156.71 k W。从技术经济性分析,在最大净输出功下,回热循环U_A和V_(FR)更小,SP差别不大。     

硫酸生产余热的有机朗肯循环系统优化

由于目前有机朗肯循环的效率普遍较低,在基本循环的基础上增加回热器,使膨胀机出口的乏气与蒸发器入口的工质进行预热,可以回收部分乏气的热量,减少冷凝器负荷量。此外,还可提升进入蒸发器的工质温度,降低蒸发负荷量。加装回热器后,整个系统的绝对热效率和相对热效率均得到了显著的提高。     

有机朗肯循环系统最佳蒸发温度和分析

随着能源问题日益突出,低温烟气余热深度利用成为了研究热点领域。其中,有机朗肯循环是实现低品位余热转换为电能的一有效途径。基于热力学基本定律,以有机朗肯循环系统最大做功能力和效率为目标函数,计算分析了10种不同工质在亚临界状态下以上两种目标函数的特性。结果表明,每种工质均存在一最佳蒸发温度使循环净输出功最大,而且工质临界温度越高,对应的最佳蒸发温度也越高;热源温度相同时,系统效率随窄点温差增大而减小;同一窄点温差时,当热源温度不超过临界温度两倍的窄点温差时,效率有一最大值;反之,则随蒸发温度升高不断增大。这些将为有机朗肯循环工质选择和性能优化提供理论指导。     

基于地热能的有机朗肯循环工质的选择

为了筛选出适合低温热源有机朗肯循环的工质,根据PR状态方程计算方法分析了9种有机工质的有机朗肯循环的热力特性,对蒸发压力、冷凝压力,输出功率和热效率等方面进行了比较。结果表明,1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷比其他工质具有更高的输出功率和火用效率,冷凝压力在大气压之上,既能更好的利用低温热源又对设备的承压没有太大的影响,是适合有机朗肯循环系统的工质。     

太阳能有机朗肯循环系统的实验特性

为研究中低温太阳能驱动的有机朗肯循环系统的性能,设计并建造了太阳能驱动的有机朗肯循环实验台.实验中以R245fa为有机朗肯循环工质,以WD350导热油为槽式集热器循环工质,对太阳能有机朗肯循环系统进行了实验研究.实验结果表明,当太阳直射辐射强度在400 W·m^-2左右时,集热器出口导热油温度可达 140℃.当集热器出口导热油温度在 110℃附近时,集热器集热效率可达60%左右.在该热源条件下,动力循环部分从基本循环模式切换到回热循环模式时,测算效率从9.3%提升到10.8%,实测循环效率从1.57%提升到1.67%,提升了6.07%.实测循环系统 效率在10%左右,回热模式下略高于基本循环模式.实验中还考察了不同工质流量下的有机朗肯循环性能,在工质流量为 6.88 kg·min^-1时,得到的最大实测平均功率为386.27 W.一定热源温度下,随着工质流量的增加,膨胀机进口压力增加,循环输出功也增加;在一定的工质流量下,随着热源温度的升高,膨胀机进口的温度提高,进口压力也升高,循环输出功也增加.     

应用于有机朗肯循环的喷射器理论与实验研究

将喷射器应用于有机朗肯循环（ORC）,构成喷射式有机朗肯循环（EORC）。EORC中喷射器引射膨胀机的出口排气,以降低膨胀机排气压力,增大膨胀机的工作压差,来提高循环的做功能力。为分析喷射器性能对EORC循环性能的影响,以经典喷射器理论为基础,选用R600为工质,在MATLAB平台,编制喷射器引射系数与引射压力的优化程序,对喷射器的最大引射系数与最小引射压力进行优化研究。结果表明,混合压力和引射系数一定时,工作流体的引射能力随工作压力的增大不断提高,能够引射更低压力的引射流体;最大引射系数和喷射效率随工作压力增大逐渐增大。并据此设计喷射器和构建EORC实验系统,初步实验表明：相比于ORC,EORC的做功能力明显提高,但系统热效率有所降低。     

有机朗肯循环膨胀机入口过热度实验

在给定热源条件下,探讨有机朗肯循环(ORC)膨胀机入口过热度对膨胀机性能和ORC系统性能的影响。建立了带前置泵的ORC实验系统,采用涡旋式膨胀机,R123为工质,在140℃热源下进行实验。通过改变膨胀机转矩调节系统蒸发压力,从而实现对膨胀机入口过热度的调节。实验获得最大膨胀机轴功和膨胀机实际运行效率分别为2.35kW和59.7%;ORC系统净输出功、热效率和(火用)效率分别为1.75kW、5.3%和21.8%。分析表明,随着膨胀机入口过热度递减,膨胀机机械效率递增,膨胀机等熵效率递减,膨胀机轴功和实际运行效率呈先增后减的变化趋势。膨胀机入口过热度为20℃左右时,有最大膨胀机轴功、最大系统净输出功、最高系统热效率和最高系统(火用)效率。此外,过热度影响系统的损失分布,随着膨胀机入口过热度减小,膨胀机(火用)损呈先增后减变化。     

中低温热源近共沸工质有机朗肯循环热力性能分析

通过对比分析纯工质和近共沸工质有机朗肯循环(ORC)的热力性能,探讨了近共沸工质在有机朗肯循环中的适用性.以200℃烟气为热源,基于热力学理论,选用R601、R123及其混合物分别建立了有机朗肯循环热力模型.分析了不同热源工况下R601、R123和R601/R123循环的主要热力参数及热力性能.结果表明:质量配比分别为...     

有机朗肯循环系统中工质泵的运行性能

为研究车用有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）余热回收系统中工质泵的性能及选型,在模拟车用ORC余热回收系统的工作环境下,设计并搭建了以R123作为工质的多级离心泵性能测试实验系统。通过控制多级离心泵转速（870~2900 r·min^-1）、调节工质流量（0.20~5.00 m³·h^-1）,得到了多级离心泵特性曲线。通过分析变工况时多级离心泵关键参数间相互作用关系,及其对车用ORC余热回收系统性能的影响情况,验证了多级离心泵应用于车用ORC余热回收系统的可行性,并确定了其最佳工况点参数。研究结果表明：变工况时,多级离心泵总效率为15.00%~65.70%。车用ORC余热回收系统的蒸发压力、热效率均随着多级离心泵转速的增加而增加。在高转速区,工质流量对系统蒸发压力和多级离心泵输入功率（多级离心泵消耗的电功率）的影响明显增大。随着系统蒸发温度的升高,工质泵实际输入功率占膨胀机输出功率的比例（back work ratio,BWR）最高可达0.45。当多级离心泵转速为2900 r·min^-1时,车用ORC余热回收系统热效率最高可达10.50%。     

内回热器对低温有机朗肯循环热力性能的影响及工质选择

目前对有机朗肯循环(ORC)有无内回热器的对比研究主要集中在循环热力性能随初参数变化的对比,但很少考虑吸热量对两个系统热力性能的影响。本文以烟气余热为热源,构建无回热和带有内回热的ORC系统,选用10种干工质,通过热源参数变化引起工质吸热量的变化,分析工质分别在两种系统中的初温、净功量、热耗率及(火用)损的变化规律,得出了较优工质和各工质对内回热器的匹配性。结果表明:当热源温度为150℃、排烟温度在70~90℃间引起的工质吸热量变化时,在窄点温差为10℃下,带有内回热器的ORC系统更适用于吸热量较低的区间;当吸热量较高时,内回热器对系统热力性能提升的能力降低,甚至低于无回热的ORC系统;经综合比较,工质R236ea和R600a最优,工质R245fa和R600为较适合工质;以R123为工质的带有内回热器和无回热的ORC系统热力性能差异较小,热耗率最大差值仅为约600kJ/kg,净功量最大差值也仅为约2kW,因此,R123对内回热器的热匹配性相对较差。     

低温余热有机朗肯循环热力性能分析

以热力学为基础,建立了有机朗肯循环数学模型,对以R1234yf、R1234ze E和R1234ze Z为工质的有机朗肯循环进行了对比分析,考察了蒸发温度对系统净输出功、循环工质流量、热效率以及第二定律效率的影响。     

Kalina循环与Rankine循环在水泥窑低温余热发电中的热力学对比分析

从热力学第一定律出发,采用工质热物性软件NIST获取较高精度的工质热物性,对一级蒸馏Kalina循环在水泥窑低温废气余热发电方面进行了热力学计算分析。分析了汽轮机进口压力变化对Kalina循环热功转换的影响,并从不可逆损失与发电功率两个方面对比分析了Kalina循环与Rankine循环,表明在一定实际工程条件下Kalina循环发电功率并不是始终大于Rankine循环。文中还从传热学、投资、运行维护、环境保护等方面对Kalina循环应用于实际工程遇到的技术经济问题进行了探讨,指出了今后的研究方向。     

有机工质低温余热发电系统理论分析

针对水泥、钢铁及冶金等工业生产过程中产生的150~350℃左右的废气余热,采用有机工质并结合螺杆膨胀机进行余热发电系统理论计算,通过分析比较可知:对于水泥工业生产过程中产生的350℃左右废气余热,适宜采用目前常规的以水为工质的汽轮机余热发电系统;对于有机工质,目前适宜采用低过热度汽轮机余热发电系统;对于150~250℃左右废气余热,有机工质余热发电系统更具优势,其中针对不同温度范围,最佳工质不同:废气温度250℃左右时,戊烷较好;废气温度150℃左右时,考虑工质环保安全等因素,R245fa较好。     

复合肥装置低位热能的回收利用

介绍了300 kt/a复合肥装置冷却工序低位热能回收技术及关键设备。采用低位热能回收技术后,干燥后的产品含水质量分数0.8%,不仅降低了天然气消耗量,而且可回收冷却工序带回的大量粉尘,经济和社会效益显著。     

Design of a two stage Organic Rankine Cycle system for reverse osmosis desalination supplied from a steady thermal source

The present work concerns the design of a two-stage Organic Rankine Cycle (ORC) for RO desalination exploiting a thermal source of steady heat flow supply. Aiming at improving the efficiency of the single stage low temperature (in the range of 70-80 °C) Organic Rankine Cycle for RO desalination, a high temperature (in the order of 130 °C) stage is added. The basic principle of operation is that the heat extracted from the condensation of the high temperature stage (e.g. upper stage), evaporates the refrigerant of the low temperature stage (e.g. lower stage), thus increasing significantly the overall efficiency. In comparison with the two-stage Solar Organic Rankine Cycle (SORC) that was developed and designed in a previous work, waste heat is considered as a steady thermal source in this study, in order to identify the desalinating limits of the proposed system. It is expected the quantity of fresh water to increase significantly with the incorporation of a constant heat flow, as well as the efficiency of the system, since it operates almost constantly at full load the whole day long. The system design was done with the aid of TRNSYS V16.0 software.     

电子级多晶硅生产工艺的热力学分析

基于Gibbs自由能最小原理,对SiHCl3法生产电子级多晶硅闭环工艺的3个反应子系统分别进行了化学反应平衡计算,重点对SiHCl3还原反应子系统进行了热力学分析. 对于SiHCl3还原反应子系统,适宜的操作温度为1323~1473 K,压力为0.1 MPa;温度高于1323 K,H2/SiHCl3比大于6.6,低压下有利于SiHCl3还原生产多晶硅. 针对传统的SiHCl3还原需要高温下电加热给过程操作带来的诸多不便,提出了用Cl2部分氧化使SiHCl3还原反应体系实现能量耦合的新工艺,即反应过程不需外部加热就可完成,从而节约电耗,同时还发现平衡时体系中加入的Cl2能反应完全,不会影响后序工艺的进行. 对于SiCl4转化反应子系统,高压、低H2/SiCl4比有利于生成SiHCl3.     

利用中低品位磷矿生产优等品钙镁磷肥

介绍昆阳磷矿钙镁磷肥厂利用中低品位磷矿生产优等品钙镁磷肥的工业试验和生产和生产实践的情况。利用中低品位磷矿代替高品位磷矿生产优等品钙镁磷肥,为大量中低品位克矿资源的合理利用找到了一条行之有效的途径。