单螺杆膨胀机及其有机朗肯循环系统研究

发布时间：2017-03-26 08:04

  本文关键词：单螺杆膨胀机及其有机朗肯循环系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 余热余压利用工程是我国节能减排工程的重点之一。目前在我国工业领域中存在大量小规模的余热资源,由于缺乏有效的技术手段而没有得到充分利用,使得总体的能源使用效率偏低。因此,开发新型高效的中低温余热发电系统,对于提高我国能源利用率,改善我国余热资源利用技术缺乏的现状具有重要的意义。 本课题根据中低温余热资源的特点,提出了用单螺杆膨胀机和有机朗肯循环相结合的发电系统来解决余热资源的高效利用问题。本文首先设计并搭建了单螺杆膨胀机基本性能测试实验台,以压缩空气为动力源对单螺杆膨胀机进行了基本性能的试验研究,得到了单螺杆膨胀机的全负荷特性曲线、不同阀门开度下的性能曲线以及湿度和背压对膨胀机性能的影响曲线。试验结果表明:单螺杆膨胀机运行平稳、噪音低,运行过程中功率输出特性较好、温降明显,膨胀机的最大输出功可达5kW,温降最大为63℃;样机的效率并不是很理想,膨胀机还存在着很多不完善的地方,尤其是机械损失过大。其中,机械效率最高达到了95%,等熵效率最高为59%,总效率最大可以达到35%。综合看来,样机基本上达到了设计的初步要求,同时也存在着很大的改进余地。 此外,本文针对以400℃烟气为热源的有机朗肯循环系统,提出确定系统各主要参数的方法,对R134a和R245fa两种工质,利用Matlab进行了计算。比较了两种工质在此热源条件下的优劣以及过热度对有机朗肯循环系统的影响。通过对以烟气为热源的有机朗肯循环系统的计算表明,对于R134a和R245fa两种工质,过热对增加热力系统输出功没有太大意义。综合比较来看,R134a在低温段的性能要好于R245fa,而R245fa在高温段的性能更优。 最后,本文还在对膨胀机基本性能测试的基础上,设计并搭建了单螺杆膨胀机的有机朗肯循环发电系统。同时,创新性的设计和分析了单螺杆膨胀机有机朗肯循环发电系统在低温余热动力回收方面的应用案例,为中低温余热利用领域开辟了思路。
【关键词】：单螺杆膨胀机 有机朗肯循环系统 余热余压利用
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK115
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 物理量名称及符号表7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题背景和意义11-14
• 1.1.1 余压余热资源的回收发电尚缺乏有效的技术11
• 1.1.2 有机朗肯循环在低温发电系统应用中的优越性11-12
• 1.1.3 单螺杆膨胀动力机在低温发电动力设备中的先进性12-14
• 1.1.4 本选题的研究意义14
• 1.2 国内外研究水平及现状14-17
• 1.2.1 螺杆膨胀机技术国内外发展概况及现状14-16
• 1.2.2 有机朗肯循环余热发电系统国内外研究现状16-17
• 1.3 本课题的研究内容和目标17-19
• 1.3.1 研究内容17-18
• 1.3.2 研究目标18-19
• 第2章 单螺杆膨胀机基本性能测试19-43
• 2.1 试验系统概况19-24
• 2.1.1 试验系统简介19
• 2.1.2 试验方法及目的19-20
• 2.1.3 实验系统主要设备参数和性能20-22
• 2.1.4 实验测量系统及性能22-24
• 2.2 实验系统的搭建24-25
• 2.2.1 试验平台布置24
• 2.2.2 连轴器的选择和安装24
• 2.2.3 阀门的选择和安装24
• 2.2.4 管路连接和设备的安装24-25
• 2.3 实验操作步骤25-28
• 2.3.1 实验前准备25-26
• 2.3.2 实验中26-28
• 2.3.3 实验结束后28
• 2.3.4 实验的重点及难点28
• 2.4 试验结果及分析28-38
• 2.4.1 试验结果的整理28-30
• 2.4.2 试验结果的分析30-38
• 2.5 实验误差分析38-40
• 2.6 本章小结40-43
• 第3章 单螺杆膨胀机有机朗肯循环系统计算43-57
• 3.1 单螺杆膨胀机有机朗肯循环系统原理43-44
• 3.2 循环系统分析和计算44-49
• 3.2.1 系统循环工质的选择44
• 3.2.2 系统各主要参数的确定44-49
• 3.3 系统的模拟计算及优化49-51
• 3.4 计算结果分析51-56
• 3.4.1 采用R134a为工质的计算结果分析51-53
• 3.4.2 采用R245fa为工质的计算结果分析53-55
• 3.4.3 两种工质的比较55-56
• 3.5 本章小结56-57
• 第4章 单螺杆膨胀机有机朗肯循环试验系统搭建57-75
• 4.1 试验系统设计57-60
• 4.1.1 试验系统介绍57-58
• 4.1.2 试验系统计算58-60
• 4.2 试验主要设备选型60-70
• 4.2.1 测功系统60-64
• 4.2.2 导热油加热罐选型设计64-65
• 4.2.3 换热器选型设计65-68
• 4.2.4 工质循环泵68-70
• 4.2.5 导热油循环泵70
• 4.2.6 储液罐70
• 4.3 试验测量装置及性能70-72
• 4.3.1 流量测量70-71
• 4.3.2 温度测量71-72
• 4.3.3 其他参数的测量72
• 4.4 试验台的搭建72-73
• 4.4.1 阀门的选择72-73
• 4.4.2 管路和换热器的保温及防腐73
• 4.5 本章小结73-75
• 第5章 低温发电项目案例分析75-81
• 5.1 背景介绍75
• 5.2 系统方案75-79
• 5.2.1 已知参数75
• 5.2.2 计算依据75-76
• 5.2.3 技术方案76-77
• 5.2.4 系统流程77-78
• 5.2.5 设备选型78-79
• 5.3 效益分析79-80
• 5.4 本章小结80-81
• 结论及展望81-82
• 参考文献82-85
• 攻读硕士期间所发表的学术论文85-86
• 致谢86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 钱立伦,刘桂玉,马元;论余热的合理利用——比较余热利用方案优劣的热力学准则[J];工程热物理学报;1983年04期

2 顾伟;翁一武;曹广益;翁史烈;;低温热能发电的研究现状和发展趋势[J];热能动力工程;2007年02期

3 阮建国;螺杆膨胀动力机在冶炼厂的应用[J];有色冶金节能;2002年06期

4 张富;张福滨;;水泥行业纯低温余热发电技术及现状[J];建材发展导向;2007年01期

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本文编号：268493