基于混合工質(zhì)的低品位熱能發(fā)電系統(tǒng)性能實驗研究.pdf

1、有機工質(zhì)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle，ORC)發(fā)電系統(tǒng)結構簡單、效率較高、環(huán)境友好，成為利用低品位熱能的最佳選擇之一。目前相關研究主要針對純工質(zhì)，對二元非共沸混合工質(zhì)的研究非常少。為探究混合工質(zhì)應用于低品位熱能發(fā)電系統(tǒng)的循環(huán)性能，本文針對混合工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)進行了計算分析與實驗研究：
　?。?）首先對混合工質(zhì)組元進行篩選與組合，計算多種熱源條件下基本循環(huán)與回熱循環(huán)的系統(tǒng)性能，并對混合工質(zhì)與純工質(zhì)的循環(huán)性能進行比

2、較，發(fā)現(xiàn)對較大溫度滑移的冷凝過程放熱量進行充分回收后，混合工質(zhì)的循環(huán)性能優(yōu)于組元純工質(zhì)；
　?。?）搭建混合工質(zhì)發(fā)電實驗系統(tǒng)，采用質(zhì)量比為1.0:0.0（R601a）、0.8:0.2（M1）、0.6:0.4（M2）和0.4:0.6（M3）的混合工質(zhì)R601a/R600a進行發(fā)電實驗，并說明混合工質(zhì)的制備方法與實驗操作流程；
　?。?）實驗得出熱源溫度變化直接影響發(fā)電系統(tǒng)性能；系統(tǒng)性能參數(shù)隨熱源溫度下降而下降，并存在轉(zhuǎn)變點，轉(zhuǎn)

3、變點前后性能參數(shù)的變化率不同，混合工質(zhì)轉(zhuǎn)變點溫度低于純工質(zhì)，對熱源溫度變化的適應性更強；熱源溫度較低時混合工質(zhì)循環(huán)性能優(yōu)于純工質(zhì)；同時不同熱源溫度下均存在最佳工質(zhì)流量使得發(fā)電功率最大，工作蒸汽過熱度可以表明熱源溫度與工質(zhì)流量的匹配程度；
　?。?）冷凝溫度較低時循環(huán)性能較好；溫度滑移較大時混合工質(zhì)循環(huán)性能較差；因冷凝相變過程平穩(wěn)，混合工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)運行過程比純工質(zhì)穩(wěn)定，基本循環(huán)下混合工質(zhì)循環(huán)性能稍弱于純工質(zhì)；
　　（5）實驗還

4、得出了發(fā)電系統(tǒng)最佳負載特性規(guī)律。不同熱源溫度與不同工質(zhì)流量下均存在最佳負載電阻值使得發(fā)電系統(tǒng)性能最優(yōu)，同時使得渦旋膨脹機工作在最佳狀態(tài)，較高熱源溫度對應較大最佳負載；
　?。?）實驗驗證了混合工質(zhì)R601a/R600a應用于低品位熱能發(fā)電系統(tǒng)的可行性。三組混合工質(zhì)中 M1循環(huán)性能最優(yōu)，熱源溫度≤140℃時實驗系統(tǒng)最大凈發(fā)電功率與比發(fā)電功率分別為0.753kW與23.12kJ/kg，最高熱效率與發(fā)電效率分別為4.58％和3.51%。