低温有机朗肯循环工质性能分析

根据对有机朗肯循环工质的选取原则,选出7种工质作为备选工质,建立了有机朗肯循环的热力学模型,并基于热力学第一定律和第二定律对其热力过程进行了计算分析,分别对7种工质的蒸发压力、单位工质净功量、不可逆损失、热效率、火用效率进行对比,结果表明,在给定的热源范围内,R141b各项性能最佳,R1233zd其次,而R1234yf和R1234ze表现较差.     

有机朗肯循环的热力学分析

应用热力学第一定律和第二定律对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力计算、能量分析和火用分析.并以R245fa为工质,针对100℃左右的热源,在给定工况下分析计算了系统的热效率.研究结果表明:影响热效率的因素为蒸发器出口、膨胀机出口以及冷凝器内的工质状态参数;要减少系统的不可逆损失,需减少各热力过程的有温差传热和摩擦损耗,即选取高效传热的蒸发器和冷凝器及设计制造适合有机工质的膨胀机;在冷凝器入口前加装回热器,可有效减少传热温差引起的不可逆损失,加装回热器后整个系统的热效率提高了0.32%.研究结果可供有机朗肯循环系统设计作参考.     

再热式有机朗肯循环热力性能研究

在低温热源条件下,针对不同工质,研究了再热式有机朗肯循环的热力学性能,获取了在不同温度段系统输出净功、循环吸热量、热效率,并对其性能与同等条件下普通有机朗肯循环做了比较.同时,得到了循环的最佳压力比.     

有机朗肯循环机组性能仿真与变工况运行分析

目前国内外对于有机朗肯循环(ORC)系统的热力学研究大都集中在循环工质的优选与定工况下的循环系统优化和参数模拟,对于工程上遇到的变工况运行和安全运行的情况很少提及。使用流程软件AspenPlus对ORC系统进行了变工况运行模拟,并对模拟结果进行了分析,以期为应用ORC系统尤其是使用透平机作为动力设备的ORC系统提供一定的参考。     

工质比热匹配对有机朗肯循环不可逆损失的影响

有机朗肯循环可以将低品位热能转化为有用功。为了提高能量利用率应尽可能减小系统中的不可逆损失。蒸发器是主要的火用损部件,对其进行优化可以显著提高系统性能。为改善热源与热机系统耦合、减小蒸发器内火用损以提高热功转换效率,提出利用工质比热变化改善换热过程温度匹配的模型。固定换热器两侧流体出入口温度,定义变量k为流体在高温端与低温端比热的比值,其变化范围0.5~3.5,假设比热随温度线性变化。为分析不可逆损失与温差的关系提出"积分温差",证明了积分温差与不可逆损失之间的拟线性关系。列出可能的九种温度匹配情况,得到理论上最大和最小的不可逆损失。通过计算废热气体驱动有机朗肯循环的算例,证明了利用比热变化改善换热匹配的有效性。     

基于双有机朗肯循环的柴油机余热回收系统性能分析

为了有效回收柴油机的尾气、冷却介质和进气中冷的能量,针对一台六缸柴油机,设计了一套双有机朗肯循环系统,结合Aspen plus软件对该系统进行建模,研究双有机朗肯循环系统的运行性能,分析柴油机燃油经济性.经研究发现,加装双有机朗肯循环系统可有效改善原柴油机的热力学性能和经济性能.在设定的柴油机工况下(转速2 000 r/min、转矩1 313 N·m),双有机朗肯循环系统的总净输出功率最高可达43.65 k W,柴油机-双有机朗肯循环联合系统的有效燃油消耗率和热效率分别可达191.24 g/(k W·h)和37.57%,相比于原柴油机可分别改善13.69%和15.86%.     

基于双有机朗肯循环的柴油机余热回收系统性能分析

有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）余热回收技术能够将车用发动机排气余热能高效转化为机械能或电能输出,从而有效提高发动机效率.针对当前车用ORC余热回收技术的发展动态进行了研究,主要包括该技术在数值模拟、控制策略以及关键部件（膨胀机、换热器、工质泵）等方面的研究进展,并对未来研究的发展方向进行了展望.研究结果表明,利用ORC系统对车用发动机尾气余热能进行回收的技术方案具有广阔的发展前景,但目前针对实际工况下车用发动机与ORC系统的动态匹配特性、车用ORC余热回收系统的三维仿真与实验测试、适用于车用ORC余热回收系统的关键部件优化设计等还有待进一步研究,因此,该技术方案距离产业化还有一定距离.今后,车用ORC余热回收系统的高性能部件的开发、高度集成化的实验与仿真、智能化控制系统等将成为未来研究的重点.

     

烟气余热有机朗肯循环工质的研究

通过热力学建模的方法对电厂烟气余热ORC循环工质进行研究,根据工质的筛选方法和REFPROP软件粗选出11种适合低温烟气余热发电的有机工质,通过热力学分析方法计算出ORC系统的循环热效率、泵功、净输出功、工质运行压力.结果表明,R601a是最适合低温烟气余热发电的工质,R245fa和R600次之.     

有机朗肯循环回收烟气余热的可行性研究

计算了我国电站锅炉可回收的烟气余热量,并对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力分析.以2台600 MW燃煤机组的排烟余热为热源、R245fa为工质,确定了余热发电机组的最优运行参数和电力容量.用RETScreen软件对该系统进行了投资收益和节能减排效益分析.结果表明:该余热机组发电量为47 502 MWh/a,电力外销收入为1 900.1万元/a,减排CO2量为42 419 t/a.在初始投资成本6 500元/kW、财务负债比率65%的情况下,投资简单偿还期为2.5年,股本回收仅需1.1年,能源产出比为0.14元/kWh,温室气体减排成本为291元/tCO2.30年运行期内,预计可累积现金4.31亿元.     

基于太阳能的有机朗肯循环低温热发电系统热力性能分析

研究了汽轮机进口温度和进口压力对基于太阳能的有机朗肯循环系统性能的影响.以R600,R600a,R245fa,R236fa,R236ea,R601,R601a,RC318,R227ea九种有机工质为例,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...     

有机朗肯循环系统蒸发器的性能研究

针对以R245fa为工质的朗肯循环系统,运用Aspen换热器设计模拟软件,对该系统常用的满液式、降膜式和板式蒸发器进行结构设计和性能分析.在相同工况参数下,对比3种蒸发器的尺寸、造价和综合传热因子,结果表明:板式蒸发器最适用于有机朗肯循环系统.模拟改变波纹倾角β、板片厚度d及板间距l时蒸发器内工质预热、蒸发、过热3个阶段传热过程,得出人字形板片结构对蒸发器传热系数、压降的影响规律.     

有机朗肯循环与蒸汽压缩制冷循环耦合系统联产性能研究

以中高温地热作为驱动热源,将有机朗肯循环与蒸汽压缩制冷循环相结合,提出了中高温地热冷热电联产系统.基于热力学第一和第二定律,构建了冷热电联产热力学优化模型,并对热源温度120～200℃范围内的系统性能进行了模拟计算和分析,比较了Cyclohexane、Pentane、n-Heptane、n-Octane、n-Nonan...     

有机朗肯循环系统的实验研究和性能分析

对以自主设计的向心透平为膨胀机的有机朗肯循环低品位热能发电系统进行实验研究,结果表明:蒸发器的火用损失都是最大的,其次是冷凝器和向心透平,透平入口压力0.397 MPa、入口温度100.58℃时,蒸发器火用损失为3.81 k W,占总火用损失50.64%,冷凝器和透平火用损失为2.88和0.82 k W,分别占38.25%和10.89%.在实验基础上,用Aspen7.3模拟增加回热器对系统性能的影响,结果显示:热源温度和蒸发温度不变时,有回热器的ORC系统热力性能优于基本ORC系统.     

跨越三种孔隙度地层的垂直裂隙对有机朗肯循环地热发电性能影响

建立了一种垂直主裂缝跨越3层不同孔隙度的地热储层模型,对增强型地热系统的地热储层进行数值模拟,并将其与有机朗肯循环发电性能进行耦合和分析,计算和分析了注入温度、注入流量、裂隙宽度和裂隙粗糙度4个储层参数对生产井产能和干热岩发电性能影响,最终定量分析了4种特征对生产井温度和单位输出功的不同影响度。结果表明系统在前30年工作周期内,在第5年之前,改变注入温度对增强型地热系统的影响较小。在不考虑储层中换热流体渗漏的情况下,注入井流量越大,生产井温度越低;注入井温度越高,生产井温度越高。对于地面发电系统,注入温度对发电性能影响最显著,注入流量对地面发电系统影响较小,即地热储层结构对发电系统的输出功、效率及■损失有决定性的影响。     

基于有机朗肯循环的热电联供系统

有机朗肯循环在低温热源领域具有广泛的应用.文中建立有机朗肯循环系统,通过选择循环运行参数和循环工质提高系统的效率,同时建立热电联供系统,提高系统综合性能.结果表明:蒸发温度(压力)和膨胀机等熵效率的提高都明显有利于提高系统热效率,降低冷凝温度和过冷度一定程度上也可以改善热效率.R236ea、R245ca、R245fa、...     

柴油机排气余热的有机朗肯循环发电系统

针对柴油机排气余热的特点设计了有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统.在该系统中,采用R245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷)作为循环工质,针对其不同蒸发温度以及冷凝温度,通过模拟计算研究了最终排气温度、系统净输出功率和朗肯循环实际效率的变化规律.研究结果表明,当蒸发温度低于367.46 K时应采用一级膨胀系统;当蒸发温度高于367.46 K低于404.6 K时应采用二级膨胀系统;冷凝温度恒定时,最终排气温度随蒸发温度的升高而降低,系统净输出功率和朗肯循环实际效率随蒸发温度的升高而升高;蒸发温度恒定时,最终排气温度随冷凝温度的降低而降低,系统净输出功率和朗肯循环实际效率随冷凝温度的降低而升高.     

中低温地热发电有机朗肯循环工质的选择

为了筛选出适合于中低温地热发电有机朗肯循环的较优有机工质,采用热动循环的分析方法及PR状态方程计算以10种干流体有机工质为循环工质的中低温地热发电有机朗肯循环的效率及其余主要热力性能.结果表明,总体来看,随着循环工质临界温度的升高,蒸发压力、凝结压力、输出功率及效率呈下降趋势,而循环热效率及地热流经换热后的排放（或回灌）温度呈上升趋势.以R227ea（七氟丙烷）作工质的有机朗肯循环系统输出功率及效率最高,蒸发压力及凝结压力均处于较合适的范围,R227ea是中低温地热发电有机朗肯循环较理想的工质.     

有机朗肯循环在水泥工业余热利用中的环境经济性分析

针对有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)在水泥工业低温余热回收中的应用,根据工质的临界温度筛选准则,选取了hexane、isohexane、R601和R123作为循环运行工质。分别对用这4种工质的循环热效率、输出净功和换热面积进行了计算分析,进而分析了循环的回收期和生命周期环境影响。对于日产4 000 t的水泥生产线,ORC每年发电1 151~1 215万k W·h,可节约3 453~3 646 t标准煤,可减排约1.31~1.39万t CO2,投资回收期为1.18~1.71年,ORC可减少环境负荷2.94%~3.11%,温室排放潜能1.55%~1.64%。结果表明,采用hexane作为工质的有机朗肯循环具有较好的经济性,而采用R601作为工质的有机朗肯循环则具有较好的环境性,有机朗肯循环有较好的经济性和环境友好性。     

基于有机朗肯循环的微型热电联产技术研究现状

对基于有机朗肯循环(ORC)的微型热电联产系统(micro-CHP)的国内外研究现状进行了综述,重点关注了ORC系统核心部件、ORC微型热电联产系统运行策略、评价准则及优化方法等方面的研究进展。相关文献研究表明,ORC系统部件选型是影响系统成本的核心因素,也是当前研究的热点;系统优化是提高系统综合性能指标的重要途径,合理的运行策略则是均衡能源匹配的重要保障。此外,选择科学的评价准则对评价系统综合性能优劣有重要意义。