有机朗肯循环涡旋膨胀机性能试验研究

搭建了以R123为工质,设计输出功率为3kW的有机朗肯循环涡旋膨胀机试验系统,对涡旋膨胀机在不同工况下的性能进行了试验研究。试验得到涡旋膨胀机的最大输出功率为2.425kW,最高等熵效率为55%。变负载研究中涡旋膨胀机的转速变化范围为1550²165r/min。试验工况范围内,涡旋膨胀机输出功率、总机械效率随负载的增加而增加,转速随负载数量的增加而降低。     

渔船余热朗肯-朗肯制冰系统研究

为有效利用渔船烟气和冷却水的余热,本文采用有机朗肯-朗肯系统进行制冰,建立了系统的热力学模型,研究了系统的性能参数和影响因素,评价了单位质量热水以及单位功率热源的制冰能力。结果表明:余热温度和冷凝温度对系统性能有重要影响,而冷凝器的过冷温度对系统性能的影响很小。在热源温度为100℃,冷凝温度为40℃时,每吨热水的制冰量为86.4kg/t,单位功率余热每小时的制冰量为2.27kg/(kW.h),论证了有机朗肯-朗肯循环系统用于渔船余热制冰的可行性。     

有机朗肯循环系统动态响应分析

现有的有机朗肯循环动态仿真,多是以分布参数法或移动边界法构建换热器的动态模型,以致仿真速度较慢。基于此,提出一种新方法,构建换热器的动态模型,此模型利用四个参数表征换热器特性,减少了动态方程的数目,提高了求解速度,广泛适合于工程计算中的不同类型换热器。利用此模型比较了不同换热能力和不同储液体积的换热器的动态响应情况以模拟比较不同类型换热器的动态性能,模拟结果显示换热能力越好,内部储液体积越少的换热器,出口响应越快。并且在Matlab/Simulink平台上搭建了ORC系统的动态模型,模拟了在入口热源温度波动下的ORC系统运行状况,并与试验数据进行了验证,在保证较快的计算能力的同时,达到满意的计算精度,模拟结果与试验误差达到5.8%。最后讨论了调节流量对于抵消出口热源温度波动的作用,发现尽快调节流量可稳定出口焓值,抵消热源温度变化所导致的波动,但在一定时间之后再调节则对稳定出口焓值的意义不大。为提出控制手段提供参考。     

内螺纹管结构对有机朗肯循环管内换热的影响

主要研究3种内螺纹管管槽结构参数对有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）系统传热特性的影响,选取R601作为有机工质,基于ANSYS Workbench软件对内螺纹管道进行建模。通过对三角形槽、矩形槽和半圆形槽的内螺纹管进行数值模拟,分析ORC系统在不同管道结构中的换热特性,并得到较为优化的管道结构参数。结果表明：半圆形内螺纹的进出口温差为61.519 67 K,相比于光管提高2.720 92 K,比三角形内螺纹管提高1.607 29 K,比矩形内螺纹管提高1.565 63 K;半圆形内螺纹更有助于增强对流换热。     

采用螺杆膨胀机的ORC系统特性试验研究

有机工质朗肯循环（Organic Rankine cycle,ORC）能回收工业余热产生高压蒸气,并由膨胀机输出机械功,是一种具有广泛应用前景的节能技术。工质泵和膨胀机作为ORC循环运行的两大核心机械,实现不同热源流量或温度条件下,工质泵频率和膨胀机转速的匹配,可有效提高ORC循环效率。基于ORC循环的热力学分析,选用R245fa作为循环工质,采用适用性广、可靠性高的螺杆膨胀机,设计并搭建了ORC系统试验台,根据试验结果,重点研究螺杆膨胀机转速、工质泵频率及蒸发器出口过热度对系统性能的影响。结果表明：膨胀机转速的增加会使得系统中工质的循环流量上升,但对蒸发压力的影响较小;存在与工质泵频率相匹配的最佳膨胀机转速,使得系统的循环热效率达到最大;工质泵频率增加时,工质的循环流量和蒸发温度也随之增大,蒸发器换热量、膨胀机输出功率及系统循环热效率都有所上升;蒸发器出口过热度的变化基本不会影响系统热效率。     

回收船舶柴油机余热的有机朗肯循环系统热力学性能比较分析

利用有机朗肯循环(ORC)系统对某型号船舶柴油机(最大持续功率为996 kW)的余热进行回收,以系统净输出功为指标,对比分析5种不同结构形式的ORC系统的热力学性能,结果表明:回收柴油机排烟余热的基础ORC系统最大净输出功达49.83 kW;增设回热器进一步回收膨胀机出口工质废热后,系统最大净输出功达54.84 kW;...     

基于温差发电—有机朗肯循环联合循环的铝电解槽余热综合利用系统

本文提出了一种基于温差发电-有机朗肯循环(TEG-ORC)联合循环的余热综合利用系统。为充分利用含有多种热源的铝电解余热资源,该系统根据其热源的不同该系统由烟气余热ORC子系统和侧壁余热ORC联合TEG子系统组成,通过模拟计算发现有机工质的选择、蒸发温度、TEG热端温度计塞贝克系数等对余热回收综合系统的性能有着较大影响,因此本文通过对比六种不同有机工质的性能及系统参数进行优化,经过优化,该铝电解槽余热综合利用系统可实现最大输出功率182.35kW,系统循环效率达19.2%。     

有机朗肯循环ORC试验台控制系统

介绍了有机朗肯循环(ORC)系统的原理,并详细阐述了陕鼓50 k W有机朗肯循环试验台控制系统。     

中高温太阳能有机朗肯循环系统向心透平气动设计研究

对中高温太阳能有机朗肯循环发电系统的有机工质进行对比分析;对发电系统的有机工质向心透平进行设计研究。根据给定的热源参数和发电功率,对甲苯、C12(十二烷)、D4(八甲基环四硅氧烷)、MDM(八甲基三硅氧烷)、MM(六甲基二硅氧烷)等工质进行详细的气动设计和多参数对比分析;根据分析结果选用甲苯为工质进行向心透平气动设计、三维造型设计和计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)数值模拟验证。计算结果表明:选用甲苯为工质的ORC系统质量流量最小,系统热效率最高;模拟结果与设计结果基本一致,模拟状态参数的相对误差在2%以内,模拟的功率和轮周效率误差分别为3.16%和2.9%,表明热力设计的准确性;同时通过整机模拟,证实了该ORC向心透平具有良好的气动性能和热力学性能。     

无油涡旋膨胀机性能特性及试验研究

对应用于有机朗肯循环系统中的涡旋膨胀机,搭建了以空气为工质的性能试验测试平台。测量了试验样机在不同进气压力下的转速、转矩、出气压力和容积流量;对不同负载下发电机的电压、电流和发电量进行了测量;对实际和理论情况下的容积流量、输入功率和输出功率进行了比较。     

不同典型控制策略下有机朗肯循环系统的动态运行特性研究

实际热源普遍存在不稳定的特点,不利于有机朗肯循环的稳定和高效运行.因此,采用一定的控制策略使有机朗肯循环系统尽可能适应非稳态余热源的变化,对提高有机朗肯循环的余热回收效率具有重要意义.目前,针对有机朗肯循环的各种控制策略与非稳态热源特性的关系的研究较少,根据实际热源特性选择合适控制策略的理论依据依然缺乏.针对这一问题,...     

不同季节单螺杆膨胀机散热损失的试验研究

膨胀机作为有机朗肯循环系统中的动力输出部件,其性能对系统起着至关重要的作用。传热损失作为膨胀机不可逆损失之一,是影响膨胀机运行效率的重要因素。本文对单螺杆膨胀机机壳及润滑油散热损失进行了冬夏两季试验研究,并进行了对比分析。试验结果表明,转速为3 000 r/min时,提高进气温度有助于减少传热损失的影响。虽然机壳及润滑油散热损失均有所提高,但各散热损失占比逐渐降低。夏季总散热损失占比由20.00%降低至9.52%,而冬季总散热损失占比由15.00%减小至8.79%。     

螺杆膨胀机有机朗肯循环抽气回热研究

对抽气回热式螺杆膨胀机有机朗肯循环系统,提出了螺杆膨胀机抽气孔口位置和大小的设计方法。以实际项目应用为背景,建立了抽气回热循环的热力学模型,探究了蒸发温度、抽气压力对输出功率等参数的影响。结果表明,系统热效率随着抽气压力的提高先升高后降低,抽气压力对抽气流量的影响最大,当抽气压力比为0.45,抽气系数为0.23时,系统的输出功率最大。     

开山朗肯循环螺杆膨胀机通过验收出口美国

近日,开山压缩机股份有限公司出口美国GE公司首台KE132-110W-50朗肯循环螺杆膨胀发电站在上海港装船发运。作为全球唯一正式成功投入商业运行的朗肯循环螺杆膨胀发电站,甫一问世就引起了业内的广泛关注,美国通用电气（GE）对开山的这款产品表示了极大的兴趣。     

ORC涡旋膨胀机旁通阀/开启阀切换工况系统性能参数变化研究

通过ORC试验台开展热态试验,获取系统稳定运行时,膨胀机旁通阀和开启阀切换后蒸发器出口压力及温度的变化以及系统其他部件性能参数变化规律。试验结果表明:膨胀机旁通阀和开启阀切换时,系统总的阻力特性会发生变化,继而隔膜泵的出口压力随系统阻力特性发生变化,从而导致ORC各部件都出现对应的性能参数变化。通过阻力变化特性和设备响应规律的研究,为膨胀机和减压阀匹配设计以及膨胀机故障诊断提供了相关的指导。     

有机朗肯循环中工质泵对系统性能的影响

针对有机朗肯循环中工质泵耗功对系统效率影响较大的问题,本文以R245fa为工质的发电系统为例,对在不同的工质泵效率下,是否考虑泵耗功时,系统性能随工况的变化进行分析计算。结果表明,是否考虑泵耗功对系统的第一定律效率有较大的影响,并且这一影响会随着膨胀机效率和工质泵效率的降低而更加明显;蒸发温度的升高同样会增大工质泵对第一定律效率的影响,而冷凝温度的变化则几乎不会引起工质泵对第一定律效率的影响。在蒸发温度为99℃、冷凝温度为35℃、膨胀机效率为0.7、泵效率为0.3的ORC系统中,不考虑泵耗功的系统第一定律效率为9.6%,考虑泵耗功的系统第一定律效率为8.5%,工质泵的耗功占膨胀机输出功的比例为12.5%。     

涡旋式膨胀机内部流场的数值模拟研究

为研究涡旋式膨胀机内部流体的流动特性,本文在分析涡旋式膨胀机工作原理的基础上,建立了内部工作腔的二维模型。模拟计算采用了动网格和标准k-ε湍流模型,利用Fluent 6.3模拟实现了涡旋膨胀机内部气体非定常流动的动态分析,得到了不同转角时刻的压力分布和速度分布图,模拟结果表明膨胀腔内压力和速度的分布存在不均匀性。为深入研究膨胀机的工作特性提供了参考依据。     

基于朗肯循环的发动机余热回收系统理论计算

为了有效利用乘用车内燃机尾气中的余热,针对一台汽油机,利用Python程序及Refprop热力学参数库对朗肯循环换热过程进行建模。输入多种工况,计算所选的几种工质在不同的系统运行最高压力、不同的循环流量的余热回收系统中工作时的热效率和输出功率等特性,分析各工质的工作特点、适用工况等。最后对各工质进行比较,结果表明：在所选用的乘用车发动机各个工况下,当输入相同时,在水、乙醇、R245fa、R1234ze四种工质中,R1234ze均能输出最高的功率,但需要的工质流量较大;而水的效率始终最高。结合需要的工质流量考虑,水是更合适的工质选择。