内燃机-有机朗肯循环联合循环动力系统技术经济性能分析

提出一套内燃机-有机朗肯循环系统方案,该方案的有机朗肯循环(ORC)子系统蒸发器布置在内燃机(ICE)排烟系统采集热量,其输出动力通过齿轮传动机构与ICE同轴输出.该系统可利用原有动力传输子系统启动ORC子系统,ORC子系统稳定运行后又可向其输出动力.以CAT3516CDITA ICE为例,进行ICE-ORC系统技术经济性能分析,结果表明,标定负荷条件下,该系统总热效率较现有ICE系统可提高7.8%,而ORC子系统的投资回收期仅为9.3,kh.分析表明,ORC子系统蒸发器平均温差降低或者燃料价格提高,均有利于改善ORC子系统技术经济性能;当ICE负荷高于90%或ORC子系统透平等熵效率高于65%,该系统具有技术经济性能优势.     

低温太阳能热力发电有机朗肯循环工质的选择

为了筛选出适宜于低温太阳能热力发电有机朗肯循环的工质,根据 PR 状态方程计算和分析了采用 11 种低沸点有机流体工质的低温太阳能发电朗肯循环的热力性能.结果表明:随着工质临界温度的升高,有机透平进口处的最大蒸发压力基本呈下降趋势;在凝结温度与有机透平进口温度一定的情况下,临界温度越高的流体,其循环热效率越高;使用正已烷和正戊烷能获得较高的循环热效率,凝汽器中的凝结压力比较适中,是比较适合用作低温太阳能热力发电有机朗肯循环的工质.     

6 F.01联合循环机组朗肯循环热力性能浅析

以6F. 01联合循环机组为研究对象,比较分析其与9F. 05联合循环机组的热力性能,由此对朗肯循环热力性能进行简要分析。分析认为现阶段提高6F. 01机组主蒸汽压力和温度是提升朗肯循环效率的有效手段。若将汽轮机入口主蒸汽参数由8. 086 MPa. a、565℃提高至16. 2 MPa. a、585℃,朗肯循环效率可由32. 358%提升至33. 745%。研究成果可为类似容量机组主蒸汽参数优化提供参考。     

有机朗肯循环回收直接空冷机组排气余热系统的热力性能研究

空冷机组汽机排汽热损失巨大,而有机朗肯循环是利用中低温热源的重要技术之一。提出采用有机朗肯循环回收空冷机组汽轮机排汽余热的技术方案,建立空冷机组和有机朗肯循环的物理模型,编制有机朗肯循环回收空冷机组汽轮机排汽余热技术的模拟程序,并将模拟计算结果与厂家提供的某型号有机朗肯循环机组的性能数据进行对比。以内蒙古锡林郭勒盟某典型600 MW机组为对象,探究汽机乏汽温度、环境温度、ORC机组过热度等关键参数变化对系统热力性能的影响规律。结果表明,ORC机组净出功和ORC机组热效率随着汽机乏汽温度的升高而增大,而随着环境温度和ORC机组过热度的增大而减小。     

有机朗肯循环低温热发电系统热力性能分析

研究了汽轮机蒸发温度和膨胀比对有机朗肯循环低温热发电系统的影响。以R600、R601、R245fa、RC318四种有机工质为例,基于热力学第一定律和第二定律,研究了这两个参数对系统性能变化的影响,主要是对系统热效率、净输出功率以及系统总不可逆损失的影响。     

基于定热源的两种有机朗肯循环系统的经济性分析

为了分析热源条件约束下两种有机朗肯循环系统的热力性能和经济性的差异,文章根据热力学理论,选取3种工质分别建立无内回热式有机朗肯循环系统和内回热式有机朗肯循环系统的热力模型和经济性模型。通过计算比较了两种系统的热力性能和经济性,并分析了排烟温度对系统经济性的影响。分析结果表明:当采用相同工质的两种系统的净功率相等时,所对应的排烟温度为等效排烟温度;当排烟温度高于等效排烟温度时,IORC系统的净功率高于ORC系统;当工质相同时,IORC系统的投资成本高于ORC系统,IORC系统的净功率高于ORC系统,且二者的差值较小,导致IORC系统的电力生产成本较高,经济性较低;排烟温度不受约束时,采用R123的ORC系统经济性最佳;当排烟温度不高于75℃时,采用R245fa的ORC系统经济性最佳。     

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。     

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。     

盐梯度太阳池有机朗肯循环发电系统热力性能分析

针对盐梯度太阳池具有长期聚热及跨季节蓄热的特性,选取R245fa作为循环工质,以实验用小型盐梯度太阳池下对流层60~90℃储存热量作为供热热源,建立盐梯度太阳池低温有机朗肯循环(ORC)发电系统数学模型,研究了有机工质的蒸发温度对系统性能的影响。分析结果表明:蒸发温度的变化对太阳池下对流层回热温度、系统工质流量、不可逆损失和效率都有着重要影响,另外蒸发温度变化对功率有双重影响,存在一个最佳蒸发温度,使得系统功率达到最大。     

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。     

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     

Design and testing of the Organic Rankine Cycle

We propose a new type of environmentally friendly system called the “Organic Rankine Cycle” (ORC) in which low-grade heat sources are utilized. This system combines a circulated thermosyphon with a turbine system. The working fluid used in this study is an organic substance which has a low boiling point and a low latent heat for using low-grade heat sources. A numerical simulation model of the ORC is made in order to estimate its optimum operating conditions. An experimental apparatus is also made in this study. From the numerical simulation, it is suggested that HCFC-123 gives higher turbine power than water which is a conventional working fluid, and operating conditions where saturated vapor at the turbine inlet would give the best performance. From the experimental results, HCFC-123 improves the cycle performance drastically. In addition, the turbine made for trial use in this study gives good performance.     

考虑透平冷却的再热燃气轮机联合循环热力性能参数影响

燃气轮机再热被认为可以提高效率和比功。本文基于准一维透平连续膨胀冷却模型和底循环简明估算模型对再热燃气轮机联合循环进行热力性能研究,以GT-26燃气轮机为基准分析了循环总压比、燃烧室出口温度、再热压力等关键参数对联合循环热力性能的影响特性,并与无再热燃气轮机的联合循环性能进行了比较。研究表明：不同燃烧室出口温度下的再热燃气轮机联合循环效率最大值对应的循环总压比相差不大;不同燃烧室出口温度和循环总压比下,联合循环效率对应的最佳高压透平膨胀比不同。当燃烧室出口温度为1 683 K时,在各自的效率最佳压比下,再热燃气轮机联合循环比无再热燃气轮机的联合循环效率提高了1.34个百分点,同时比功提高了33.2%。     

Comparison of a Basic Organic Rankine Cycle and a Parallel Double-Evaporator Organic Rankine Cycle

ABSTRACT

The applications of zeotropic mixtures and multi-evaporator systems are two viable options to improve the performance of the organic Rankine cycle (ORC). This paper conducts the thermo-economic comparison of a basic ORC with R245fa/R600a and a parallel double-evaporator organic Rankine cycle (PDORC) with R245fa. Four indicators are used to evaluate the system performance: net power, cycle efficiency, area of heat exchangers, and area of heat exchangers per net power output. Submodels of condensers and evaporators are established specially for pure organic fluids and zeotropic mixtures. The performance optimization using genetic algorithm is conducted to compare the two systems quantitatively. The optimization indicates a zeotropic mixture is more profitable than a pure work fluid in a basic ORC with a worthy additional investment of heat exchanger. Though PDORC can increase net power obviously, it would decrease the thermo-economic performance of ORC.     

燃气-蒸汽联合循环发电装置的热力特性及燃气轮机热经济性分析

燃气—蒸汽联合循环发电装置的一个显著特点是具有很高的热效率，而循环系统中的燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机，三者的效率有着相互依存的关系，其中燃气轮机效率对其影响最大。这里仅就燃气轮机热力特性及其热经济性进行分析。     

国外大型燃气轮机及联合循环

结合介绍国外几家主要大公司的大型燃气轮机及联合循环业绩，综合分析其发展趋势和发展特点，同时对联合循环中汽轮机的特点和总体布置作了阐述。     

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。     

Thermodynamic assessment of modified Organic Rankine Cycle integrated with parabolic trough collector for hydrogen production

Hydrogen is one of the most clean energy carrier and the best alternative for fossil fuels. In this study, thermodynamic analysis of modified Organic Rankine Cycle (ORC) integrated with Parabolic Trough Collector (PTC) for hydrogen production is investigated. The integrated system investigated in this study consists of a parabolic trough collector, a modified ORC, a single effect absorption cooling system and a PEM electrolyzer. By using parabolic trough collector, solar energy is converted heat energy and then produced heat energy is used in modified ORC to produce electricity. Electricity is then used for hydrogen production. The outputs of this integrated system are electricity, cooling and hydrogen. By performing a parametric study, the effects of design parameters of PTC, modified ORC and PEM electrolyzer on hydrogen production is evaluated. According to the analysis results, solar radiation is one of the most important factor affecting system exergy efficiency and hydrogen production rate. As solar radiation increases from 400?W/m² to 1000?W/m², exergy efficiency of the system increases 58%–64% and hydrogen production rate increases from 0.1016?kg/h to 0.1028?kg/h.     

利用烟气余热的有机朗肯循环与苦咸水淡化联合系统

针对沿海和西北内陆地区淡水紧缺和工业烟气余热的排放问题,设计了一种有机朗肯循环与苦咸水淡化的联合系统对工业烟气余热进行有效回收,以生产淡水和电能。该联合系统将闪蒸法与有机朗肯循环进行有机结合,通过变参数法计算采用戊烷作为工质的有机朗肯循环的循环效率,确定该系统运行的最佳参数,并与水工质朗肯循环进行对比,证明了联合系统的优越性。     

小型涡轮在有机朗肯循环系统中的性能测试与分析

介绍了一种应用于有机朗肯循环(Organic RankineCycle,ORC)的高转速小型涡轮。以电加热油温机为热源,以循环冷却水为冷源,搭建了ORC实验测试平台。在该测试平台上,采用R123为循环工质,对小型高转速涡轮进行了实验测试和性能分析。结果显示,在涡轮转速为24 000 r/min时,涡轮的绝热内效率达到0.68。