有机朗肯循环低品位能回收技术

有机朗肯循环是回收低品位能的有效途径,对有机朗肯循环的工质、膨胀机等关键技术及实际应用情况进行了介绍。     

基于知识图谱的有机朗肯循环研究概览

有机朗肯循环是中低品位热能高效回收和利用的重要技术手段,国家自然科学基金的资助可以反映我国科研工作者对有机朗肯循环相关领域关键问题的思考和判断。基于国家自然科学基金有机朗肯循环领域资助的知识图谱,梳理了该领域的基金批准数量、依托单位、资助类别、关键词分布、论文发表和专利申请情况。分析表明,自2009年以来,国家自然科学基金中,有机朗肯循环领域获批基金约78项,其中,天津大学、西安交通大学和清华大学获批的基金数量位列前三;我国有机朗肯循环的论文发表处于国际领先地位,但国际专利表现不足。从历年资助的数量和词频来看,有机朗肯循环的研究大致包括:匹配不同热源热力循环的热经济优化,工质筛选、实验研究和系统仿真,临界或超临界工况及耦合、复叠循环的研究,混合工质的物性分析及其设计,冷热电联供循环的架构及动态调控。未来有机朗肯循环的研究主题应更聚焦于膨胀机等关键部件的研制、工质物性量测及非共沸工质设计、耦合循环的构建及动态调控等,并加强产、学、研的合作交流,以推动有机朗肯循环关键技术的突破和应用。研究概览以期为从事中低温热功转换领域的青年学生和科研学者提供参考。     

有机朗肯循环在低温余热利用领域的应用分析

本文计算比较了 R134a,R245fa,R141b三种典型有机工质在特定传热条件下的朗肯循环热效率情况,最后选择R134a作为系统循环工质.以某化工厂温度为105℃的排空蒸汽余热为案例,提出了有机工质朗肯循环的简化模型,并且在理论上对其进行了热效率和火用效率的分析.依据条件通过计算选择了压比为4的螺杆膨胀机代替了传统...     

太阳能有机朗肯循环发电系统模拟优化研究

针对低温太阳能集热器出水温度为65～90℃的特点,根据有机朗肯循环发电原理,选取R134a、R152a、R600a、RC318、R600、R245fa共6种工质,利用EES平台进行仿真模拟和比较分析。分析结果表明：在此温度范围内,蒸发压力、蒸发温度、系统净发电功率、热电效率及系统吸热量与热源温度变化呈正比关系,且当热源温度为90℃时,RC318系统净发电功率与热电效率最高,分别为12.27 kW、15.42%。当热源温度为85℃时,RC318系统效率达到最高值82.52%。     

有机朗肯循环工质研究进展

有机朗肯循环是回收低品位热能的有效技术途径,而其所采用的有机工质是影响循环性能的关键因素之一.在简要介绍有机朗肯循环的组成以及理想有机工质的特征之后,针对利用工业余热、地热、太阳能和生物质能以及液化天然气冷能回收等五个方面,介绍了目前有机朗肯循环工质的研究进展.最后,在分析存在问题的基础上,讨论了今后仍需努力的研究方向.     

太阳能驱动有机朗肯循环的工质比较

针对太阳能热水和其它低品位热能的动力利用,研究了工作在100℃供热温度和30℃冷凝温度之间的有机朗肯循环工质的优化选择,以满足较高的循环效率、较大的机械能输出、较小的排气量需求等要求。工质模型采用RKS状态方程,针对R22在-30～95℃温度区间内,计算结果与ASHRAE20-2005数据比较,除液相密度外,其它的热力学参数计算绝对误差小于5%,满足工程模拟要求。利用RKS模型,文中分析了19种有机工质的动力循环参数,发现工质R11的热力学性能系数最高。结合GWP和ODP环境指标,发现R142b、Rc318与R600适合于低温朗肯循环。     

低温地热有机朗肯循环(ORC)工质选择

对低温(60～150℃)地热有机朗肯循环(ORC)系统,以净输出电功和系统能量损失作为评价指标,分析不同地热流体温度下有机工质R290,R134a,R600a,R600,R601a的做功能力,确定最佳循环工质.分析结果表明:对于湿流体工质,由于临界温度较低,当地热流体温度高于其临界温度20℃时,不存在最佳蒸发温度:对于60～80℃的地热流体,工质R601a的最大净输出电功最大;对于90～120℃的地热流体,工质R134a的最大净输出电功最大;对于125～150℃的地热流体,工质R290的净输出电功最大.这些结果为中低温地热利用提供设计依据.     

浅谈太阳能低温有机朗肯循环

叙述了太阳能低温有机肯循环技术,该技术解决了如何高效的收集太阳能的问题,同时相关设备易于制造成本较低,具有很高的应用价值和前景。     

低温有机朗肯循环的工质选择及系统性能分析

选取R123,R141b,R245ca,R245fa,R601,R601a作为有机朗肯循环的工质,在不同蒸发温度条件下,对其热力循环特性进行了计算分析,以热力学第一定律和第二定律为基础进行了比较.结果表明,R141b是适合本循环系统的最佳工质.同时还研究了汽轮机进口温度和进口压力对该系统的净功量、吸热量及热效率的影响.     

我国太阳能有机朗肯循环研究现状

太阳能具有易转化为低温热源的特性,而有机朗肯循环是利用低温热源或工业余热发电的理想方式,两者相结合形成基于太阳能的有机朗肯循环发电技术。综述了我国光热太阳能发电技术和市场现状以及针对有机朗肯循环的研究现状。经分析发现,目前研究中理论分析或计算机模拟较多,缺乏实际应用的验证。论述了有机朗肯循环工质的选择、循环性能分析方法以及所面临的问题和改善方法。     

Experimental study and modeling of an Organic Rankine Cycle using scroll expander

This paper presents both a numerical model of an Organic Rankine Cycle (ORC) and an experimental study carried out on a prototype working with refrigerant HCFC-123, and whose heat sources consist in two hot air flows. The ORC model is built by interconnecting different sub-models: the heat exchanger models, a volumetric pump model and a scroll expander model. Measured performance of the ORC prototype is presented and used to validate the ORC model. This model is finally used to investigate potential improvements of the prototype.     

有机工质朗肯循环发电技术在钢铁行业中的应用

采用低沸点双工质有机朗肯循环余热发电系统来回收钢铁生产过程中产生的的低品位余热。本文阐述目前我国低温余热回收状况,介绍有机工质的物理性质、化学性质、热力学性质等,分析运用朗肯循环余热发电的经济性和解决低沸点双工质发电系统的关键技术,结合实际工程经验对该系统进行分析。     

不同工质对内置换热器有机朗肯循环系统热性能的影响

有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)可实现中低温热能的有效利用,但其热利用效率仍可进一步提高,而内置换热器的使用可有效提高循环的热利用效率。因此,文章构建了内置换热器ORC系统的热力学模型。研究了当蒸发温度变化时,R600,R601a,R236ea,R245fa,R245ca,R123,R600a,R114和R142b对内置换热器ORC系统性能的影响,并比较了内置换热器ORC系统与传统ORC系统的净输出功率和热效率。结果表明:在最优蒸发温度下,采用R236ea的内置换热器ORC系统净输出功率大于其余工质,为32.40 kW,其比第二最大净输出功率R600a系统相对增大1.16%;采用R601a的内置换热器ORC系统的热效率最大。内置换热器ORC系统的最大净输出功率及热效率均较传统ORC系统显著增大。     

Efficiency optimization potential in supercritical Organic Rankine Cycles

Nowadays, the use of Organic Rankine Cycle (ORC) in decentralised applications is linked with the fact that this process allows the use of low temperature heat sources and offers an advantageous efficiency in small-scale concepts. Many state-of-the-art and innovative applications can successfully use the ORC process. In this process, according to the heat source level, special attention must be drawn to the choice of the appropriate working fluid, which is a factor that affects the thermal and exergetic efficiency of the cycle. The investigation of supercritical parameters of various working fluids in ORC applications seems to bring promising results concerning the efficiency of the application.     

R1234yf有机朗肯循环系统热力学性能研究

为提高有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle, ORC）在中低温地热发电领域的效率,本文以R1234yf为工质,依据热力学第一定律与第二定律分析了系统单位质量热水净发电功率和系统?效率,并与目前应用广泛的R245fa工质进行了性能对比。研究结果表明,存在最佳蒸发温度和最佳冷凝温度,使得ORC发电系统单位质量热水净发电功率、?效率最大。对于热源温度为110℃ ~ 150℃的ORC发电系统,R1234yf对应的最大系统单位质量热水净发电功率和最大?效率均大于R245fa     

非共沸工质与纯工质在ORC系统中的特性比较研究

工质的特性是影响ORC(有机朗肯循环)系统性能的重要因素之一。建立了65~100℃低温地热水有机朗肯循环发电系统数学模型,将R245fa分别与R601a和R227ea以不同比例混合作为ORC系统的工质,比较了非共沸混合物和纯物质两类工质对ORC系统循环净功、热效率和火用效率的影响。研究结果表明:无论是纯工质还是非共沸工质,系统的循环净功、热效率和火用效率都随着热源温度的升高而增大。工质在相变过程中是否存在温度滑移,是影响ORC系统性能的重要因素之一。在65~100℃的热源条件下,综合考虑3个评价指标,当R245fa配比为0.1~0.7时,R245fa/R601a混合物的循环净功、热效率和火用效率分别提升0.012~2.48 k W、0.005%~1.15%和0.08%~10.7%;当R245fa配比为0.5~0.9时,R245fa/R227ea混合物的循环净功、热效率和火用效率分别提升0.049~4.25 k W、0.057%~1.75%和0.21%~16.1%。     

Dynamic modeling and optimal control strategy of waste heat recovery Organic Rankine Cycles

Organic Rankine Cycles (ORCs) are particularly suitable for recovering energy from low-grade heat sources. This paper describes the behavior of a small-scale ORC used to recover energy from a variable flow rate and temperature waste heat source. A traditional static model is unable to predict transient behavior in a cycle with a varying thermal source, whereas this capability is essential for simulating an appropriate cycle control strategy during part-load operation and start and stop procedures. A dynamic model of the ORC is therefore proposed focusing specifically on the time-varying performance of the heat exchangers, the dynamics of the other components being of minor importance. Three different control strategies are proposed and compared. The simulation results show that a model predictive control strategy based on the steady-state optimization of the cycle under various conditions is the one showing the best results.     

基于有机朗肯循环的APU余热回收系统性能分析

为有效利用飞机辅助动力装置（Auxitlary Power Unit , APU）排气余热,基于有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle, ORC）发电系统,构建了APU余热回收系统。系统以APU排气余热为输入,驱动ORC做功,输出电能,为机载设备提供二次能源。结合工程热力学原理,建立系统热力学模型,并通过Matlab编程对余热回收系统进行了仿真计算及性能分析。仿真结果表明,系统功率及效率随飞行马赫数增加而降低;APU余热回收系统在飞机低音速飞行时有良好的性能;马赫数小于1时,系统功率在12 kW以上,效率在11%以上,耗气率低于0.0262 kg/kJ。     

子宫肌瘤数字化三维动脉血管网的构建和意义

【摘要】 目的 探讨构建基于CTA数据的子宫肌瘤数字化三维动脉血管网的方法,并通过其观察肌瘤的血供来源和血供分布类型?方法 选取子宫肌瘤患者64例行双源CTA扫描,获取CT原始图像后利用Mimics10.01软件对子宫肌瘤动脉血管网进行数字化三维重建,并作分析。结果 (1)构建了64例患者的子宫肌瘤数字化三维动脉血管网,可清晰的显示盆腔大动脉。子宫动脉及肌瘤的主要供血血管和血供分布情况。(2)患者肌瘤的血供来源分别为子宫动脉(81.25%)。子宫动脉和单侧卵巢动脉(10.9%)、子宫动脉和双侧卵巢动脉(4.69%)及卵巢动脉(3.1%)。(3)子宫肌瘤血供的分布类型可分为4型:①Ⅰ型:一侧动脉供血为主型(一侧子宫动脉伴/不伴同侧卵巢动脉的供血量显著超过子宫肌瘤瘤体的1/2),占35.9%(23/64);②Ⅱ型:双侧动脉供血均衡型(双侧子宫动脉伴/不伴同侧卵巢动脉的供血量分别约为子宫肌瘤瘤体的1/2),占53.1%(34/64);③Ⅲ型:单纯一侧子宫动脉供血型,占7.8%(5/64);④Ⅳ型:卵巢动脉供血型,占3.1%(2/64)。结论 利用CTA和重建软件可以构建出数字化三维的子宫肌瘤动脉血管网,并可进行血供来源及分布的分析,为手术方案的制定和临床教学提供参考。     

Identification of behaviour and evaluation of performance of small scale,low-temperature Organic Rankine Cycle system coupled with a RO desalination unit

This paper presents the detailed laboratory experimental results of a low-temperature Organic Rankine Cycle (ORC) engine coupled with a Reverse Osmosis (RO) desalination unit. In a previous work, the identification of performance of the scroll type expander was presented. At that primary experimental phase an electric brake was co-axially connected to the expander to act as the mechanical load of the ORC engine. The identification of behaviour of the integrated ORC–RO system is a research step ahead since the electric brake is replaced by the RO desalination unit representing the actual system's mechanical load. Several characteristic quantities of both energy supply (ORC) and demand (RO) side have been measured and are illustrated in the current paper. The results show that ORC can be effectively used to exploit low-temperature thermal sources (i.e. in the range from 40 to 70 °C) for desalination of sea or brackish water through the RO process. Such low-temperature values can be available from excess industrial heat, solar collectors and geothermal fields making the ORC–RO process an alternative desalination variant. However, it becomes clear that the system performance strongly depends on the corresponding operation point.