低品位热能驱动的热电联产有机朗肯循环系统优化与评价

发布时间：2017-01-02 08:21

  本文关键词：低品位热能驱动的热电联产有机朗肯循环系统优化与评价，由笔耕文化传播整理发布。

《重庆大学》 2012年

低品位热能驱动的热电联产有机朗肯循环系统优化与评价

洪光  

【摘要】：以有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC)为基础的热电联合(CombinedHeating and Power, CHP)能源利用技术是一项近年来快速发展的能源综合利用技术。生活社区或商业建筑中使用以太阳能、地热能和生物质能等低品位热能为驱动能的小型CHP-ORC系统同时为用户提供热能和电能的能源解决方案，可以提高能量利用率。CHP-ORC能源利用方式可以有效降低煤炭、石油等一次能源使用，并减少温室气体排放。从而CHP-ORC系统在经济性和环境友好性等方面比传统能源利用方式有更大的优势。 本文的主要工作着眼于由低品位热能驱动的小型建筑用CHP-ORC系统。分别对背压式、外置热泵式和内置热泵式三种CHP-ORC系统进行能效和热经济分析研究。采用能效分析方法对这三种CHP-ORC系统进行优化和评价。得出这三种CHP-ORC系统随蒸发温度变化下的能效指标。 对ORC系统的工质选择和最佳充液量进行分析研究。对适应于ORC系统的工质选择指标进行评价。分别从工质的工作效率、安全性和环保性对工质的选取进行了分析。在系统最佳充液量的问题中，提出了一个简化的充液模型并依此简化模型搭建系统充液试验台。将充液模型的计算结果与充液实验结果进行对比，得出在该模型下的ORC系统的最佳充液范围。 本文根据低品位热能的利用特点，提出以系统的单位净输出功率下的传热面积(Area Power Ratio, APR)，以及系统的单位净输出功率对应的汽轮机中工质的体积流量(Volume Power Ratio, VPR)为系统经济性优化目标函数。以板式换热器为例，对ORC系统中的换热部件进行计算分析。得出在APR和VPR参数为指导下蒸发器优化指标(最佳夹点温差、过热度和蒸发温度)。 最后使用多层次-熵值法的综合评价方法对ORC系统进行分析优化。采用综合评价方法将之前给出的能效评价指标和热经济评价指标综合起来。先对普通ORC系统的蒸发温度进行优化分析，得到在热源温度为95℃下以R245fa为工质的简单ORC系统最佳蒸发温度。再对背压式、外置热泵式和内置热泵式三种CHP-ORC系统在相同的功热比下进行综合评价。得出背压式CHP-ORC系统在所给的功热比下总体评价结果最高。并使用该种评价方法将能效性能、安全性和环保性评价指标综合，对所给的有机工质进行评价，，得出结论为在所给的背压式CHP-ORC系统中R600的综合评价结果最高。

【关键词】：
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK123
【目录】：

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