混合工質(zhì)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)效率研究.pdf

1、常規(guī)有機(jī)朗肯循環(huán)Organic Rankine Cycle(ORC)，采用純工質(zhì)作為循環(huán)工質(zhì)，雖然具有節(jié)能、低碳、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，但是存在循環(huán)效率低、經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高的缺點(diǎn)。混合工質(zhì)具有提高ORC循環(huán)效率的潛力，因此本論文模擬研究混合工質(zhì)對(duì)ORC熱機(jī)效率的影響。
　　本文以6kW發(fā)電量的ORC熱機(jī)作為對(duì)象，冷源溫度為25℃，熱源溫度在70℃～140℃區(qū)間變化時(shí)，研究ORC熱機(jī)的效率變化。主要研究工作包括:
　　1)工質(zhì)選型:選擇四種

2、純工質(zhì)R123、R142b、R600a、R245fa、兩組混合工質(zhì)R123/R142b和R600a/R245fa作為研究對(duì)象;
　　2)基于Redlich-Kwong-Soave狀態(tài)方程及熱力學(xué)普遍關(guān)系式，利用VB語言對(duì)所選純工質(zhì)和混合工質(zhì)（采用摩爾濃度）建立熱力學(xué)模型;
　　3)數(shù)學(xué)模型包括蒸發(fā)器、膨脹機(jī)、冷凝器、工質(zhì)泵、以及ORC系統(tǒng);
　　4)采用純工質(zhì)對(duì)ORC系統(tǒng)進(jìn)行模擬研究;
　　5)采用混合工質(zhì)對(duì)OR

3、C系統(tǒng)進(jìn)行模擬研究;
　　6)分析對(duì)比混合工質(zhì)ORC與純工質(zhì)ORC的效率特性;
　　本文的研究結(jié)果如下:
　　(1)合理使用混合工質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)效率的提升:在熱源70℃～140℃區(qū)間，混合工質(zhì)R600a/R245fa(0.6/0.4)時(shí)，系統(tǒng)循環(huán)效率最大值比R600a的最大值提升16.2％，比R245fa的最大值提升29.2％，平均提升22.7％。
　　(2)不同混合工質(zhì)循環(huán)效率提升的潛力不一樣:混合工質(zhì)R123

4、/R142b在濃度比為0.5/0.5時(shí)，系統(tǒng)循環(huán)效率最大值比R123的最大值提升22.7％，比R142b的最大值提升5.3％，平均提升14.0％。循環(huán)效率提升的潛力受滑移溫度的影響，R123/R142b(0.5/0.5)的滑移溫度6.7K，低于R600a/R245fa(0.6/0.4)的滑移溫度7.8K，因此循環(huán)效率的提升潛力低于R600a/R245fa(0.6/0.4)。
　　(3)每種純工質(zhì)都存在一個(gè)最佳的熱源溫度，低于或者高

5、于該溫度值時(shí)循環(huán)效率會(huì)減小;不同工質(zhì)所對(duì)應(yīng)的最佳熱源溫度不一樣;該最佳溫度值高于最大等熵效率對(duì)應(yīng)的熱源溫度值。以R123為例，最大循環(huán)效率0.07對(duì)應(yīng)的熱源溫度為115℃，高于最大等熵效率對(duì)應(yīng)的熱源溫度93℃。
　　(4)混合工質(zhì)也存在與純工質(zhì)類似的最佳熱源溫度，以混合工質(zhì)R123/R142b濃度比為0.5/0.5為例，系統(tǒng)循環(huán)效率最大值0.076對(duì)應(yīng)的熱源溫度為120℃，比最大等熵效率對(duì)應(yīng)的熱源溫度85℃高35K。熱源溫度從12