ORC低温余热发电系统热力学分析与性能优化研究
发布时间：2021-06-16 18:45
有机朗肯循环（ORC,Organic Rankine Cycle）系统是基于传统的朗肯循环,通过沸点更低的有机介质替代水蒸气来作为动力源,带动机器做功,实现能量的转变,在对工业中产生的余热、太阳能、地热能、生物质能进行回收等很多的领域有很好的发展前景。有机朗肯循环系统具有结构简单、不使用燃料、不会有温室气体产生放、具有适宜的工作压力等许多的优点,很多的研究人员把它称作是对于低温余热进行回收的最理想的方法之一。本研究以低温（100℃200℃）工业余热进行回收为背景,通过模拟及实验的方法研究ORC热力学过程及性能,对ORC系统的性能进行优化,得到如下主要研究成果:（1）通过对ORC系统热力学过程的分析,提出了一种计算更加简便的热力学模型,并验证了其准确性。并且通过简化模型,分别推导出了最大净输出功及最大热效率所对应的最优蒸发温度计算公式,并与理论解进行了对比,误差均在可接受范围。计算表明:各工质最大净输出功所对应的最优蒸发温度与热源温度息息相关,约为热源温度的65%;各工质最大热效率所对应的最优蒸发温度与工质本身物性有关,约为工质临界温度的95%。（2）对蚁群算法进行...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同温度的工业余热占比[1]
收率以及循环效率高。由于在该系统中采用的是沸可以实现在较低温度下的蒸发过程，从而保证了在现更高的热效率。该系统中采用的是沸点更低的有机介质，相比与传品质热能的吸收，从而完全转化为电能。益。用于回收和利用这些低品位的热源，性质如同燃油燃气、以及燃煤的成本支出通，它不需要后期受益项目。备相对简单、使用强度的要求不高。因为在冷凝器于或等于大气压力的，因此通常不会出现泄漏，在条件，从而在很大程度上简化了冷凝器的设计制造机工质的特性，两种甚至更多种工质可以混合应用效果。这是水介质无法实现的。通过温度的滑移特差，从而降低了过程中的能量损失。
图 1.3 有机朗肯循环设备主要生产厂商早在 1970 年我国开始研究 ORC 技术，从国外引进先进的 ORC 技术，并将其用于第一批地热电站的建设[63]。其中，在西藏羊八井地热电站的运行过程中选用了双工质循环以及扩容（闪蒸）的双热力循环。在 1993 年建设成立的那曲地热电站，达到了 1MW 的装机容量，在该系统中引用了双工质循环系统，该系统是由以色列 ORMAT 公司所设计，适用的热源温度达到 110℃[64]。另外，国内
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于蚁群算法的物流配送最优路径研究[J]. 聂晶晶. 自动化与仪器仪表. 2016(05)
[2]智能交通系统中车辆调度问题的自适应蚁群算法[J]. 马骏,蔡延光,汤雅连,梁秉毅. 北京联合大学学报(自然科学版). 2015(01)
[3]太阳能有机朗肯循环系统的实验特性[J]. 宋建忠,张小松,李舒宏,姚启矿,顾维维. 化工学报. 2014(12)
[4]地热源非共沸工质有机朗肯循环发电性能分析[J]. 郭丛,杜小泽,杨立军,杨勇平. 中国电机工程学报. 2014(32)
[5]低温地热有机朗肯循环混合工质设计初探[J]. 翟慧星,安青松,史琳. 工程热物理学报. 2014(08)
[6]太阳能中低温有机朗肯循环系统的设计与分析[J]. 宋健,徐俊杰,李艳,顾春伟. 工程热物理学报. 2014(07)
[7]有机朗肯循环的研究进展[J]. 邓立生,黄宏宇,何兆红,窪田光宏,袁浩然,呼和涛力,小林敬幸. 新能源进展. 2014(03)
[8]有机朗肯循环低品位热能发电系统向心透平的设计与性能研究[J]. 马新灵,孟祥睿,魏新利,王慧,杨凯旋. 中国电机工程学报. 2014(14)
[9]空冷机组空气-烟气余热利用综合分析[J]. 杨勇平,许诚,徐钢,方亚雄,吴影. 动力工程学报. 2013(11)
[10]基于热力学第二定律的余热资源定量分析方法[J]. 周少祥,邹文波,胡三高,梁双印. 动力工程学报. 2013(10)
博士论文
[1]低品位热能有机物朗肯动力循环机理研究和实验验证[D]. 顾伟.上海交通大学 2010
硕士论文
[1]基于有机朗肯循环的柴油机废气余热发电系统研究[D]. 杨智博.哈尔滨理工大学 2006
[2]涡旋式膨胀机的热力特性研究[D]. 陈波.浙江大学 2004
[3]低温余热发电模型的研究[D]. 王建财.哈尔滨理工大学 2003
本文编号：3233591
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同温度的工业余热占比[1]
收率以及循环效率高。由于在该系统中采用的是沸可以实现在较低温度下的蒸发过程，从而保证了在现更高的热效率。该系统中采用的是沸点更低的有机介质，相比与传品质热能的吸收，从而完全转化为电能。益。用于回收和利用这些低品位的热源，性质如同燃油燃气、以及燃煤的成本支出通，它不需要后期受益项目。备相对简单、使用强度的要求不高。因为在冷凝器于或等于大气压力的，因此通常不会出现泄漏，在条件，从而在很大程度上简化了冷凝器的设计制造机工质的特性，两种甚至更多种工质可以混合应用效果。这是水介质无法实现的。通过温度的滑移特差，从而降低了过程中的能量损失。
图 1.3 有机朗肯循环设备主要生产厂商早在 1970 年我国开始研究 ORC 技术，从国外引进先进的 ORC 技术，并将其用于第一批地热电站的建设[63]。其中，在西藏羊八井地热电站的运行过程中选用了双工质循环以及扩容（闪蒸）的双热力循环。在 1993 年建设成立的那曲地热电站，达到了 1MW 的装机容量，在该系统中引用了双工质循环系统，该系统是由以色列 ORMAT 公司所设计，适用的热源温度达到 110℃[64]。另外，国内
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于蚁群算法的物流配送最优路径研究[J]. 聂晶晶. 自动化与仪器仪表. 2016(05)
[2]智能交通系统中车辆调度问题的自适应蚁群算法[J]. 马骏,蔡延光,汤雅连,梁秉毅. 北京联合大学学报(自然科学版). 2015(01)
[3]太阳能有机朗肯循环系统的实验特性[J]. 宋建忠,张小松,李舒宏,姚启矿,顾维维. 化工学报. 2014(12)
[4]地热源非共沸工质有机朗肯循环发电性能分析[J]. 郭丛,杜小泽,杨立军,杨勇平. 中国电机工程学报. 2014(32)
[5]低温地热有机朗肯循环混合工质设计初探[J]. 翟慧星,安青松,史琳. 工程热物理学报. 2014(08)
[6]太阳能中低温有机朗肯循环系统的设计与分析[J]. 宋健,徐俊杰,李艳,顾春伟. 工程热物理学报. 2014(07)
[7]有机朗肯循环的研究进展[J]. 邓立生,黄宏宇,何兆红,窪田光宏,袁浩然,呼和涛力,小林敬幸. 新能源进展. 2014(03)
[8]有机朗肯循环低品位热能发电系统向心透平的设计与性能研究[J]. 马新灵,孟祥睿,魏新利,王慧,杨凯旋. 中国电机工程学报. 2014(14)
[9]空冷机组空气-烟气余热利用综合分析[J]. 杨勇平,许诚,徐钢,方亚雄,吴影. 动力工程学报. 2013(11)
[10]基于热力学第二定律的余热资源定量分析方法[J]. 周少祥,邹文波,胡三高,梁双印. 动力工程学报. 2013(10)
博士论文
[1]低品位热能有机物朗肯动力循环机理研究和实验验证[D]. 顾伟.上海交通大学 2010
硕士论文
[1]基于有机朗肯循环的柴油机废气余热发电系统研究[D]. 杨智博.哈尔滨理工大学 2006
[2]涡旋式膨胀机的热力特性研究[D]. 陈波.浙江大学 2004
[3]低温余热发电模型的研究[D]. 王建财.哈尔滨理工大学 2003
本文编号：3233591
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