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。     

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。     

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%。     

以R142b为工质的有机朗肯循环低温发电系统研究

研究了以R142b为循环介质、采用螺杆式膨胀机的低温热能有机朗肯循环发电系统.在热源温度低于80℃的条件下,膨胀机最大能量转化效率为6％,系统总效率5.16％.在系统膨胀效率达97％的情况下,传输能耗导致机械效率仅有48％-65％,因此系统总效率较低,但最大(火用)效率为32％.提高蒸发压力、降低冷凝压力是提升能量转化效率的根本途径.实验研究表明,降低膨胀机入口蒸汽干度对膨胀效率略有促进,主要由于少量液体参与膨胀减少了膨胀环节的渗漏,提高了膨胀效率.实验表明该低温热能发电系统可行,但系统效率较低,有待进一步优化提高.     

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。     

原位注蒸汽开采油页岩油气低温余热有机朗肯循环发电系统

原位注蒸汽开采油页岩油气技术是未来油页岩安全高效开采的有效手段和技术途径。在热采过程尾端大量低温余热蒸汽因起不到油页岩热解作用而被浪费,对这部分热量进行回收发电不仅节约能源,同时也可以提高原位注蒸汽开采油页岩油气技术的经济性。本文旨在介绍原位注蒸汽开采油页岩油气低温余热有机郎肯循环发电系统。     

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。     

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。     

基于有机朗肯循环的低品位工业烟气余热优化利用研究——以夹江县某建陶厂为例

基于四川省夹江县建陶类企业余热资源调研结果,分析了有机朗肯循环系统对建陶类企业低温烟气余热利用效果,并利用Aspen Plus流程模拟软件,研究了系统工质、蒸发压力及过热度对系统热效率、?损失、净功、年度净收益及CO₂减排量的影响,最终通过综合评价指标,得出在建陶类烟气余热不同温度段下,有机朗肯循环的最佳参数。     

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。     

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%。     

利用燃气轮机烟气余热的复合有机朗肯循环系统优化分析

本文针对燃气轮机烟气余热设计了一种复合有机朗肯循环系统,对其进行了详细的热力学分析,以某燃驱压气站烟气条件(400℃,26 kg/s)为例,以系统净输出功为目标,利用Matlab和Refprop 9. 0选择了13种工质,并确定了系统最优工况。结果表明,甲苯、R141b、丙酮分别作为3个子系统的工质时,系统可实现最大净输出功为1 587 k W,热效率和火用效率分别可达20. 26%和42. 68%,比单级循环可实现的最大净输出功高23. 33%。对系统各部件进行火用损失分析,发现蒸发器火用损失最大,并提出了改进方案。     

耦合碳捕集系统的燃气蒸汽联合循环综合性能研究

燃气蒸汽联合循环(natural gas combined cycle,NGCC)具有清洁、高效、部分变负荷能力强等特点,将NGCC机组与碳捕集系统耦合是实现碳减排的重要途径之一。以国际能源署(International Energy Agency,IEA)报告中的884 MW二拖一燃气蒸汽联合循环机组为参考对象,利用Ebsilon软件对其进行建模验证。基于能量梯级利用原则,提出了4个不同的NGCC机组与碳捕集系统耦合方案,分别是抽汽回除氧器、抽汽换热回除氧器,抽汽回凝汽器以及增设小汽机加回热回除氧器。并进一步分析了4种不同耦合方案的热力性能,其能量惩罚分别为6.67%、6.59%、 6.81%和5.46%,得出方案4能有效降低能量惩罚。     

高固气比下粉体预热器系统的热效率研究

进行了粉体在高固气比下的多系列热效率的理论研究，指出双系列预热器系统是较为理想的高固气比预热器系统。针对预热器级数、漏风系数对双系列热效率的影响展开研究，其规律对新型预热器系统的开发具有指导意义。     

动力汽车用锂离子电池全生命周期标准体系建设研究分析

当前世界各国都将发展电动汽车作为国家战略,加快推进技术研发和产业化。及时跟进锂离子动力电池技术和市场动态,不断完善相关标准,将为推动我国电动汽车产业化进程起到积极作用。本文分析了我国动力汽车用锂离子电池全生命周期标准的现状和需求,提出了动力汽车用锂离子电池全生命周期标准体系,并给出了意见与建议。     

火电厂煤场自燃监测系统探讨

分析了煤场自燃的机理,提出了监测煤场的方法和修正过程;构成了一套监测控制系统,采用各种数据比对说明煤场监测的难点和关键点;解决了煤场自燃无法控制的问题;应用表明系统能准确预先发现存在自燃的可能点,有效地控制了煤场自燃的发生,对火电厂煤场和各港口煤场都有较大的推广应用价值.