螺杆膨胀机余热利用技术及热力性能研究

为了掌握螺杆膨胀机余热利用效果及其热力经济性能,本文从余热利用角度出发,介绍了螺杆膨胀机的工作原理,从等熵效率、循环热效率、有效余热利用率等方面对其热力经济性能进行分析,并给出了具体计算实例。结果表明,螺杆膨胀机组是一种适用范围广泛、经济和社会效益显著的余热利用技术,根据余热热源的实际情况,合理选择机组型号和参数,可以达到较好的节能减排效果。     

基于CO_2跨临界循环的冷热电联供系统热力学分析

基于低品位能源利用冷热电联供技术,以常规燃煤电厂排出温度为150℃的烟气为余热利用对象,提出了CO2跨临界循环冷热电联供系统模型,分析了膨胀机入口压力和温度等参数对系统性能的影响.结果表明:压缩机入口过热度对系统性能系数、经济性能系数的影响很小;系统性能系数随着高压膨胀机入口压力、低压膨胀机入口温度和膨胀机效率的升高而增大,随着高压膨胀机入口温度、低压膨胀机入口压力和制冷蒸发温度的升高而减小;系统总不可逆损失随着高压膨胀机入口压力的升高存在最小值.     

基于遗传算法的汽油机朗肯循环余热回收系统的优化

为了更加高效利用汽油机排气余热,分析了某款汽油机排气余热回收潜力,建立了基于蒸发器和活塞式膨胀机的汽油机-朗肯循环联合余热回收系统模型。利用遗传算法,同时考虑膨胀机输出功、排气利用率、蒸发器效率和膨胀机绝热效率,以膨胀机输出功和系统总效率为优化目标,以蒸发压力和膨胀机转速为优化变量,对汽油机4个工况下朗肯循环系统的最佳运行参数进行了研究。结果表明,在整个发动机转速范围内,排气最大可利用效率均高于46%,转速越高则排气品质越高。在不同工况下存在最优的膨胀机转速和蒸发压力。经过优化,在选取的4个工况下,功率提高率均在6%以上,最高达到7.08%。     

船用柴油机烟气余热ORC系统的热力性能分析

对采用不同换热器配置的有机朗肯循环(ORC)系统进行了分析,理论分析结果表明:在柴油机烟气余热ORC系统所有部件之中,蒸发器的损失最大;通过增加预热器或回热器能进一步提高热源的利用率,但同时系统的损失和成本增加。为此对影响ORC系统性能的关键因素进行优化设计:使蒸发器过热度和冷凝器的过冷度取1~2℃;并尽可能提高膨胀机的膨胀比和内效率。试验结果表明:ORC试验系统理论热效率5.7%,实际热效率5.3%,引起偏差的主要原因是膨胀机实际容积效率低于理论值,实际机械消耗大于理论值,且系统混入的不凝气也对系统造成影响。新开发的低温烟气余热ORC系统的设计方法,实现了对烟气余热ORC系统的优化配置,为船舶柴油机烟气余热利用提供了一种切实可行的解决方案。     

余热蒸汽资源回收系统的设计及应用

根据中低温余热蒸汽资源的特点,本文提出了单循环与双循环相结合的发电系统来解决余热资源高效利用问题,并设计出了一种基于螺杆膨胀机的新型高效余热资源回收利用发电系统.通过实例计算研究了该新型余热回收技术,说明了它在技术和经济上都是可行的.     

有机朗肯循环系统损实验研究

可再生能源及余热发电是低品位能源一种高效利用模式,有机朗肯循环发电系统比水蒸气发电机组更适用于低温热源发电。设计并搭建了热源功率为100kW的导热油模拟热源的有机朗肯循环发电系统,研究冷热源参数恒定不变、膨胀机转速变化时发电系统主要设备的损失和所占比例。主要结论为:当膨胀机转速增加时,蒸发器、膨胀机和工质泵的损失增大,而冷凝器设备损失减少;定量分析膨胀机转速为3000r/min时,蒸发器损失为51.8%,占有机朗肯循环系统损失的1/2以上,工质泵损失最小,仅为1.8%。     

基于天然气管网压力能回收的联合循环构思

随着天然气大量应用及其相关技术的不断发展,天然气管网的输送压力也越来越高,蕴含巨大的压力能。本文提出一种回收天然气管网压力能的燃气蒸汽联合循环系统：高压天然气通过在膨胀机内膨胀回收一部分能量,承担部分压气机消耗功,膨胀后的低温天然气用来依次冷却压气机进气和蒸汽轮机排气,然后回收部分排烟余热。本文定性分析了该系统流程相关部分给联合循环带来的收益,显示出提高联合循环效率和能源综合利用率的潜力。     

低温余热发电系统中涡轮膨胀机的优化研究

以R152a为循环工质,对低温余热发电系统中径流涡轮式膨胀机进行了研究;采用EES(Engineering Equation Solver)软件编程对涡轮膨胀机进行了热力设计,其轮周效率、内效率分别可达90.19%和88.84%,输出功率为50 kW;对所设计的膨胀机进行性能分析发现:随着膨胀机入口工质温度的升高,其内效率稍有下降,而输出功率大幅增加;对应膨胀机大功率条件下的是较高的比转速Ns和较小的比直径Ds,符合未来高性能涡轮式膨胀机"大功率,高转速,小尺寸"的发展趋势。     

带膨胀机的二氧化碳跨临界循环水源热泵系统运行特性实验研究

虽然二氧化碳跨临界循环成为最具潜力的工质替代技术，但其循环的效率还是比常规工质循环低，因此开发膨胀机提高二氧化碳跨临界循环系统运行效率是推动实际应用的关键问题。本文给出了二氧化碳膨胀机的设计特点，同时利用实验手段对带膨胀机的二氧化碳跨临界循环水源热泵系统进行测试，了解膨胀机的运行特性以及对系统的影响，同时改变外部参数条件，了解系统运行规律。通过实验表明，膨胀机的运行效率与膨胀机的转速有关，而且存在极值。系统的运行也受其影响，但系统性能系数是一个综合作用的结果，应对系统运行参数进行优化。     

燃煤锅炉烟气余热利用途径分析

燃煤锅炉的烟气排放量巨大,导致大量的排烟热损失,有效利用烟气余热对提高燃煤锅炉能量利用效率、降低煤耗有重大意义。鉴于目前燃煤锅炉采用的余热利用方式效率低、易腐蚀等问题,高效安全的技术成为余热利用领域的研究热点。对现阶段的实用技术,如低温省煤器、有机朗肯循环等烟气余热利用方式进行了分析总结。针对燃煤锅炉的特点,对烟气余热利用的安全问题进行分析,并讨论扩展受热面和强化换热等提高烟气余热利用的主要途径,如采用螺旋翅片管、H型翅片管、多孔表面管及烟气深度冷凝。     

低品位热能超临界有机朗肯循环发电特性分析

利用超临界有机朗肯循环(ORC)发电系统回收温度低于150℃的低品位热能,对超临界工况的3个关键问题:工质选择、加热过程和系统性能进行了分析.结果表明:对于适合超临界ORC发电系统的工质,临界温度相对较高的工质的系统循环热效率较高,膨胀机入口压力和冷凝压力较低,临界温度相对较低的工质的循环热效率较低,但能量利用率较高,膨胀机入口压力和冷凝压力较高;超临界加热器中较高的换热压力和较低的膨胀机入口温度能使热源与工质有更好的热匹配;在热源进口温度和最小换热温差的限制下,存在最佳膨胀机入口温度和膨胀机入口压力,使得系统循环热效率最高.     

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)。     

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。     

发动机余热回收用涡旋膨胀机涡旋盘变形分析

针对应用于车用发动机有机朗肯循环余热回收系统的某型涡旋膨胀机,基于原型机工作腔流场结构和温度分布对涡旋齿变形的影响特点,提出采用与原型机基本几何结构参数相同的变径基圆涡旋型线的设计方案,对比分析改型前、后的涡旋膨胀机排气腔和背压腔流场以及温度场分布的差异,研究改型前、后两膨胀机变形特性的差异.结果显示:改型后的膨胀机削减了两侧背压腔内部气流微团的摩擦和旋涡二次流的机械能损耗,排气腔与背压腔压力及温度分布更均匀;改型后的涡旋膨胀机拥有与原型机相似的工作能力、更小的工作腔空间、更高的等熵效率和更小的变形量.     

不同型式CO_2跨临界循环模拟计算与性能研究

为提高CO_2跨临界循环的性能,提出膨胀机循环,回热器循环,双级压缩循环,双级压缩膨胀机循环,喷射器循环等几种型式,并建立数学模型,进行模拟计算和性能对比研究。结果表明,单级回热循环能够提高系统的COP,但会导致压缩机排气温度的升高。膨胀机代替节流阀是提高CO_2跨临界循环性能的有效途径,且在双级压缩中提升更为明显。双级压缩循环能使排气温度明显降低,可靠性较高,而单级喷射循环在性能系数和压缩机高压排气温度两方面均居中。     

螺杆膨胀动力驱动技术在余热余压回收中的应用

文章介绍了螺杆膨胀机的发展背景、工作原理及性能特点,并着重介绍螺杆膨胀动力驱动技术的应用情况。应用主要按照单循环系统和双循环系统分类进行介绍。根据螺杆膨胀机的特点,螺杆膨胀机在余热余压回收中会发挥越来越大的作用。     

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。     

大型F级燃气蒸汽联合循环烟气余热利用探讨

探讨了大型F级联合循环机组利用烟气余热进行凝结水/给水加热、燃料气加热,进气冷却,以及利用烟气余热制冷和采暖方面的应用,分析表明,大型联合循环电厂烟气余热利用潜力较大,充分利用烟气余热,具有一定的节能意义.     

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。     

耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统性能研究

为解决液化空气储能系统(LAES)压缩热利用不完全的问题,构建了耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统(ORC-LAES)。对ORC-LAES系统建立热力学性能计算模型,在设计参数下分析压缩机出口压力、膨胀机入口压力、加压水初温、加压水流量比及膨胀机级数对ORC-LAES系统性能的影响。结果表明,当压缩机出口压力由6 MPa上升到16 MPa、加压水初温从293 K上升到323 K时,系统的循环效率、火用效率和液化率均下降;当膨胀机入口压力由8 MPa上升到18 MPa时,系统循环效率和火用效率均增加;当加压水流量比由0.51上升到0.96时,系统循环效率和火用效率先增加再减少,流量比为0.71时,系统的循环效率和火用效率达到最大;在压缩热利用上耦合有机朗肯循环要优于增加膨胀机级数;ORC-LAES系统与LAES系统相比,循环效率提高4.8%,火用效率提升5.1%。