基于固体氧化物燃料电池的有机工质余热发电联合系统特性的理论研究

针对有机朗肯循环对低温余热回收的显著优势,提出了一种基于固体氧化物燃料电池(SOFC)的有机工质余热发电联合系统.该系统包含内重整SOFC、后燃室、燃气轮机、压气机、预热器和有机朗肯循环,实现了能量的梯级利用,有效地提高了系统的总发电效率.在稳态数学模型的基础上,建立了基于SOFC的有机工质余热发电联合系统的热力仿真分析平台,研究了关键参数对系统性能的影响.结果表明:在设计工况下,系统的总发电效率可达65%以上;随着燃料摩尔流量的增加,系统的净输出功增加,但系统的总发电效率有所下降;在一定范围内,增大压气机压比可以提高系统净输出功和总发电效率;随着蒸汽与碳物质的量比的增大,系统的净输出功减小,总发电效率下降.     

烟厂锅炉烟气余热发电系统变工况性能模拟研究

利用有机朗肯循环发电技术回收利用烟厂锅炉烟气余热资源,既有助于解决节约能耗问题,又能有效减少环境污染,具有十分重要的现实意义。以R245fa(五氟丙烷)作为有机朗肯发电系统的循环工质,模拟分析了烟气入口温度、蒸发温度、凝结温度及工质流量变工况条件下对有机朗肯发电系统的影响。结果表明:系统发电效率随烟气入口温度变化存在最大值,当烟气入口温度为300℃时,系统发电效率的最大值为15.61%。开展此项研究对有机朗肯循环在烟厂锅炉烟气余热发电领域的应用具有一定的指导意义。     

有机朗肯循环复合系统中喷射器能量分析

有机朗肯循环利用太阳能、地热能和余热驱动,是回收余热、实现能源可持续发展的一个很好途径。有机朗肯循环可与喷射制冷循环结合,可同时提供电能和冷量。喷射器内部流体的不可逆混合引起的能量损失,是该系统最大部分的能量损失。着眼喷射器内部流场分布和机理,分析工作参数和几何参数对其性能的影响,以优化喷射器设计,减小系统能量损失,提高带有喷射器的有机朗肯循环复合系统的效率和节能潜力。结果显示,提高引射压力和出口压力会导致喷射器内部更多能量损失,制约整体系统的性能;在给定工况下,可通过钝化喷嘴内壁面、喷嘴处于最佳位置使喷射器达到最大喷射系数、最优性能,和最小的能量损失。     

超临界有机朗肯循环低温余热发电系统的分析

当采用朗肯循环方式回收低温余热（350℃以下）的动力时,不宜采用水作工质,而使用一些低沸点有机物的有机朗肯循环（ORCs）,则能获得较高的能量转换效率。有机朗肯循环可分为亚临界条件下的动力循环与超临界条件下的动力循环,超临界条件下的动力循环在热端换热器中（余热加热蒸汽发生器）能获得较好的温度匹配和较高的[火用]效率。     

甘孜地热发电能量分析与火用分析

本文对四川甘孜的一口地热井进行能量分析和?分析,参考该井地热水的温度115℃,采取的发电方式有单级闪蒸系统、预热有机朗肯系统、闪蒸有机朗肯联合系统。结果表明,闪蒸朗肯系统的?效率最高（47.81%）,预热朗肯系统次之（46.31%）,单级闪蒸系统最低（42.83%）。对于有机朗肯循环,发生器的影响因子及?损均为最大;而闪蒸部分,闪蒸罐的影响因子最高,但闪蒸朗肯系统将其?损减少64.8%,低于汽轮机。计算结果显示,提高闪蒸/发生温度能够提高效率、减少?损,而闪蒸朗肯系统中发生温度有较好的优化性能。综上所述,闪蒸有机朗肯联合系统具有最大的净功率（360.8 kW）和最高的?效率,而且尾水温度最低,热效率适中,适合用于中低温地热发电。     

燃气轮机废热利用的新型动力系统热力学分析

基于能量等级回收和梯级利用的原则,构建了一种燃气轮机废热利用的新型动力系统。该系统主要由燃气轮机布雷顿循环(GTC)、再压缩式超临界CO₂布雷顿循环(S-CO₂)、朗肯循环(RC)、有机朗肯循环(ORC)和有机闪蒸循环(OFC)组成。该动力系统不仅克服了单个子循环热量回收范围窄的局限性,而且通过回热的方式实现了能量的梯级利用,进而提高了系统效率。通过Aspen HYSYS软件对构建的动力系统及各子循环分别进行模拟仿真,进一步研究了工况参数对系统的影响。与现有文献中的数据对比表明,该动力系统中各子循环均得到较好的验证。在相同工况条件下,文献中动力系统净功率为48 592.84 kW,热效率和火用效率分别为42.41%和62.02%,而本研究系统净功率为50 040.46 kW,热效率和火用效率分别达到43.673%和73.593%。因此,该新型动力系统具有较好的能源利用效果。     

甘孜地热发电能量分析与?分析

本文对四川甘孜的一口地热井进行能量分析和?分析,参考该井地热水的温度115℃,采取的发电方式有单级闪蒸系统、预热有机朗肯系统、闪蒸有机朗肯联合系统。结果表明,闪蒸朗肯系统的?效率最高(47.81%),预热朗肯系统次之(46.31%),单级闪蒸系统最低(42.83%)。对于有机朗肯循环,发生器的影响因子及?损均为最大;而闪蒸部分,闪蒸罐的影响因子最高,但闪蒸朗肯系统将其?损减少64.8%,低于汽轮机。计算结果显示,提高闪蒸/发生温度能够提高效率、减少?损,而闪蒸朗肯系统中发生温度有较好的优化性能。综上所述,闪蒸有机朗肯联合系统具有最大的净功率(360.8 k W)和最高的?效率,而且尾水温度最低,热效率适中,适合用于中低温地热发电。     

基于Ebsilon的中低温地热发电系统分析

基于Ebsilon软件,对某中低温地热发电系统的闪蒸式发电、纯有机朗肯循环以及有机回热朗肯循环发电方式进行了计算与比较,通过筛选以R245fa作为有机朗肯循环工质的计算结果显示:纯有机朗肯循环比闪蒸式发电能源利用效率可以提高62.9%,而回热有机朗肯循环比纯有机朗肯循环的能源利用效率提高8.7%。计算结果可为中低温地热发电系统能源有效利用提供指导。     

变工况下有机朗肯循环发电特性的实验研究

有机朗肯循环是利用中低温热源的重要技术之一。基于R245fa为工质的低温热源驱动有机朗肯循环发电系统,通过改变电加热器功率来研究其在变工况下的发电特性。结果表明：热源热量变化12%时,系统最大净发电量为7.8 kW,发电效率为8.7%;系统最小净发电量为6.9 kW,发电效率为8.26%;系统重新达到稳定状态的时间为35 ~ 45 min,相同时间内,系统对热源温度降低的响应更迅速而对热源温度升高的响应速度较慢;在此热源的改变条件下系统仍能稳定运行。     

车用柴油机-有机朗肯循环联合系统的设计及分析

针对一台车用柴油机全工况范围内排气能量的变化规律,设计了一套有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热回收系统,进而与车用柴油机耦合形成了车用柴油机-有机朗肯循环联合系统。ORC余热回收系统采用非共沸混合工质R416A,以高效回收柴油机的排气能量。采用螺杆膨胀机作为有机朗肯循环系统的动力输出部件,通过试验测试确定螺杆膨胀机的最优工况点(进气压力1.7MPa、膨胀比8、等熵效率0.65),进而设定有机朗肯循环系统的最优运行参数。研究结果表明:加装有机朗肯循环系统后,与原柴油机相比,车用柴油机-有机朗肯循环联合系统的输出功率最大提升了30.6kW,热效率最大提升了10.99%,余热回收效率最高可达10.61%,有效燃油消耗率最大降低了35g/(kW·h)。     

电石炉烟气余热回收双回路ORC系统性能分析

有机朗肯循环(ORC)系统在回收余热方面具有较大优势.本文采用双回路有机朗肯循环(DORC)系统回收电石炉烟气余热.对比了不同工质组合、不同循环结构下,高温循环的蒸发温度与冷凝温度对系统输出功率、效率和发电成本的影响.结果表明:与基础DORC相比,回热式DORC系统性能更佳,其中以甲醇与R123工质组合的系统净功率与效率最大,水作为高温循环工质在无回热的基础DORC系统中经济性优势明显.恒定热源条件下增大高温循环蒸发温度,对所有工质组合下同性能均有明显改善,增大高温循环冷凝温度则降低系统性能.     

烟气驱动复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统㶲分析

通过构建复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统模型,并采用■分析方法,研究了系统■效率随工质摩尔组分的变化规律以及不同摩尔组分下,系统各部件■损失分布情况。研究结果表明:受蒸发器泡点温度与高温级蒸发器夹点位置影响,当高温级循环工质环戊烷摩尔分数为0.8,低温级循环工质异丁烷摩尔分数为0.1时,系统■效率取得最大值48.56%,比采用纯工质时相对提高了3.83%;且采用非共沸工质后,排烟损失、高温级蒸发器■损失、低温级冷凝器■损失均有显著降低。     

内燃机余热驱动的储热式有机朗肯循环试验研究

为了提高尾气余热利用率并削弱热源波动对有机朗肯循环的影响,提出了一种集成相变储热换热器的有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）系统,利用相变材料削弱尾气余热波动并储存热量。搭建了内燃机尾气余热直接驱动的储热式有机朗肯循环试验台架,开展了内燃机稳态工况和阶跃变工况下储热式有机朗肯循环的热力学性能和动态性能试验研究。结果表明,内燃机稳态工况下尾气平均温度和平均流量为342℃和0.142kg/s,蒸发压力为0.75MPa条件下储热式ORC系统平均输出功率约3.43kW,平均热效率可达到12.7%,平均尾气余热回收率可达40.1%。内燃机阶跃工况下,工质出口温度、蒸发压力和过热度均呈现快速下降的趋势。试验结果还表明储热式ORC具备完全抵御发动机工况小幅波动的能力。在发动机工况阶跃变化比例过大时,储热换热器可以实现对尾气的补热,从而延长储热式ORC的安全工作时间。     

基于proⅡ的回热/无回热朗肯循环的流程模拟

文中介绍了有回热/无回热有机朗肯循环,并对其进行了理论分析和基于pro II软件对朗肯循环的流程模拟。并针对某化工厂80℃左右的热水,以丁烷为工质,探讨了蒸发器冷源的工质的状态为饱和态和过热态对有回热/无回热朗肯循环的膨胀机输出功和朗肯循环的循环热效率的影响。当工质的状态为饱和状态时,对有无回热的朗肯循环影响不大。但是,当工质的状态为过热态时,有回热的朗肯循环的膨胀机输出功和热循环效率比无回热的朗肯循环要大。这说明增加回热器是很有必要的,它可使能量的回收利用大大增加。     

利用中低温余热的回热有机朗肯循环性能分析

通过选取R227ea、R600和R141b 3种典型有机干流体作为工质,在热源流体进口温度设定为典型工业锅炉排烟温度423.15 K,冷却水进口温度和环境温度分别设定为283.15 K和293.15 K的条件下,分析蒸发温度、过热度和给水加热器出口处工质温度对回热有机朗肯循环性能的影响,比较回热有机朗肯循环与基本有机朗肯循环的性能。结果表明:随着蒸发温度的增大,循环总不可逆损失减小,循环热效率和第二定律效率增大,而循环输出净功率则先增大后减小;随着过热度的增大,循环总不可逆损失和循环输出净功率均减小,而循环热效率和第二定律效率的变化趋势则因工质而有所不同;随着给水加热器出口处工质温度的增大,循环总不可逆损失和循环输出净功率不断降低,而循环热效率和第二定律效率则先增后减;在相同工况下,回热有机朗肯循环的循环热效率和第二定律效率高于基本有机朗肯循环,但对于循环输出净功率和循环总不可逆损失,结果则相反。     

有机朗肯循环的研究进展

有机朗肯循环是一种被认为能有效利用低温热能的技术。科研工作者在不同方面（包括工质、膨胀机、换热器的影响、系统的优化）对有机朗肯循环系统效率的影响进行了大量的研究。本文针对不同热源的工质筛选、膨胀机的特点、系统循环优化以及换热器的影响方面进行了讨论和总结,为有机朗肯循环系统的实际应用提供参考。     

分级抽汽回热式太阳能低温有机朗肯循环系统的热力性能分析

研究了分级抽汽回热式太阳能低温有机朗肯循环系统的热力性能。以R600和R245fa作为循环工质,利用热力学第一定律和第二定律,在不同的蒸发温度和膨胀比的条件下,对分级抽汽回热式系统和基本有机朗肯循环系统的热力性能变化进行比较和分析,指出分级抽汽回热式系统的热效率和效率更高,产生的不可逆损失更小,具有更优越的性能。     

浅谈利用中低品位热源的有机朗肯循环发电技术

中低品位热源数量多、范围广,若采用有机朗肯循环技术回收利用该部分能量用以发电,不但能缓解能源危机,还可减轻因为余热所引起的环境污染,从而实现节能减排。为了给初步进入有机朗肯循环研究的人员提供一些相关的必要知识,本文在介绍有机朗肯循环的技术原理和应用领域之后,列举了数位学者对其在有机工质、设备优选和系统改进等方面的研究。有机朗肯循环发电技术广阔的发展前景引发了大量学者的探索,但在实际的推广应用方面,还有许多的现实问题需要克服。     

基于有机朗肯循环的低温余热发电系统设计与分析

设计了基于有机朗肯循环的低温余热发电系统,并对其进行详细的分析与研究。实验主要采用涡旋膨胀机与永磁同步发电机,工质采用R600a,实验分析了整个系统的运行特性和有机朗肯循环的性能,研究了永磁同步发电机转速、热源温度、工质泵频率对系统电能、质量流量、热电转换效率的影响,分析了影响有机朗肯循环系统的主要因素。通过数据分析得出低温余热发电系统的热机转换效率为7.2%、最大输出电能为440 W、发电机的最佳转速为2 150 r/min。     

CO_2跨临界热泵循环与朗肯循环耦合系统性能分析

提出跨临界CO2热泵和朗肯循环耦合实现凝汽器余热回收的方式.分别对郎肯循环、再热循环及跨临界CO2热泵和朗肯循环的耦合循环进行了热力学分析,分析表明:随着主蒸汽温度增加或乏汽温度降低,3种循环的效率均增加,朗肯循环平均效率为31.5％,耦合循环平均效率为35.5％,再热循环平均效率为33.5％;随着主蒸汽压力增加或乏汽压力降低,3种循环的效率均呈增加趋势.相同对比条件下,耦合循环效率最高,朗肯循环效率最低,再热循环介于二者之间.