中低溫有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)性能研究與優(yōu)化.pdf

1、改變能源結構，優(yōu)化現有能源利用方式，是緩解能源危機的有效手段。有機朗肯循環(huán)作為一種新型余熱利用技術，因其結構簡單、效率高、投資少、環(huán)境友好性等特點，能夠有效提高能源利用率，有助于優(yōu)化能源結構。
　　本文針對中低溫余熱，對有機朗肯循環(huán)進行多目標的熱力性能研究。以熱經濟學指標為目標對有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)進行優(yōu)化，同時開展實驗臺的構建工作。本文的主要研究內容如下：
　　基于熱力學第一定律、熱力學第二定律以及熱經濟學理論，建立了中低溫余

2、熱ORC系統(tǒng)的計算模型。對多種工質進行多目標分析，并對比研究干濕工質在熱力性能與熱經濟性能上的差異。
　　研究ORC運行參數對系統(tǒng)性能的影響。選擇五種工質進行計算。其中工質為R245fa時系統(tǒng)熱力性能與熱經濟性能均優(yōu)于其它工質。開展了熱源溫度對于不同的工質ORC系統(tǒng)性能的影響，結果表明不同工質均存在著最佳匹配的熱源溫度。
　　從工質、系統(tǒng)結構、循環(huán)方式等方面對ORC系統(tǒng)性能進行優(yōu)化。采用遺傳算法對8種工質進行熱經濟性優(yōu)化，計

3、算結果表明工質R245fa的平準化發(fā)電成本最低(0.114$/kWh)。對兩組非共沸混合工質R245fa-R600a和R245fa-Isopentane的研究發(fā)現，非共沸混合工質的熱力性能要優(yōu)于相應的單工質?；旌瞎べ|R245fa-R600a在R245fa質量分數為70％的配比時，能實現熱力性能與熱經濟性能均佳的情況。
　　為進一步提高ORC系統(tǒng)性能，在基本的有機朗肯循環(huán)中增設內回熱器。結果表明工質為R245fa時，采用內回熱循環(huán)的

4、系統(tǒng)熱效率提高了22.12%，平準化發(fā)電成本降低了32.9%。對于超臨界有機朗肯循環(huán)，10種不同工質熱力性能的變化規(guī)律均與亞臨界循環(huán)下的有所差別，但系統(tǒng)性能均優(yōu)于亞臨界循環(huán)。R123、R134a的熱效率隨蒸發(fā)壓力升高而降低，R245fa、R143a的熱效率隨蒸發(fā)壓力升高而升高。大部分工質的發(fā)電成本隨蒸發(fā)壓力升高而增加，增加的幅度都不同，如 R123、R227ea。系統(tǒng)性能均在不同程度上優(yōu)于亞臨界循環(huán)。
　　完成中低溫余熱利用（80