气-液喷射式有机朗肯循环的理论研究

发布时间：2020-06-20 23:52

【摘要】：有机朗肯循环(ORC)是一种具有广阔前景的热-功转化技术,其小型化是发展趋势,但工质泵耗功大导致系统效率低,成为制约ORC小型化的重要问题。气-液喷射器是一种流体装置,在不消耗机械功的情况下,使用高压气体引射低压液体,并将出口液体提升至比高压气体的压力更高。因此,将气-液喷射器应用于有机朗肯循环(ORC)系统,可为小型ORC系统解决工质泵耗功大、系统效率低等问题提供解决思路。本文围绕气-液喷射器工作特性和气-液喷射式有机朗肯循环系统性能,从四个方面展开研究:首先,构建了一种新型气-液喷射式有机朗肯循环(EORC),在常规ORC的基础上,增加了气-液喷射器和第二级蒸发器。与常规ORC和回热式喷射有机朗肯循环(RORC)进行了对比,结果表明,设定工况下,EORC的性能比常规ORC性能要好,而在较低的工质泵等熵效率或较高的蒸发器温度下,EORC的性能要优于RORC。其次,提出了两种气-液喷射器数学模型:一种是用于根据给定进口条件和参数来设计喷射器,另一种是用于计算喷射器变工况运行的性能和特点。与实验结果进行对比发现最大误差为8.9%。再次,对比了不同工质在气-液喷射器的性能,研究了重要参数对气-液喷射器的影响。在设定的基准工况下,R365mfc的喷射系数可达6.5,且升压比最大,其次是R1336mzz(Z)、R245ca、R1233zd(E)、R245fa和R236ea。引射流体过冷度的增加以及喷射系数、面积比和进口压力的降低导致升压比增加;工作流体进口过热度的影响不大;气-液喷射器内部压力和温度受引射流体的影响较大。最后,建立了EORC系统的热力学分析模型,对系统性能进行了研究。发现在给定工况下,一级蒸发器温度、其夹点温差和工质泵耗功由喷射器的性能决定,而喷射器性能与喷射系数、面积比、冷凝器夹点温差和升压比息息相关。膨胀机是?损最大的部件,然后是喷射器、一级蒸发器、二级蒸发器、泵和冷凝器。一级蒸发器的温度升高导致系统总?损增加,而冷凝器温度具有相反的效果。通过对气-液喷射器和EORC工作特点和运行规律的研究,既拓展了气-液喷射器的应用,又为气-液喷射器与ORC的结合奠定基础,对推进小型ORC的发展有重要的实际意义。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK115
【图文】：

流体进入扩散室回复压力，在出口处得到压力高于进口高压气体的冷凝液体（f点），如图 1-2（c）和（d）所示。其实质是利用高温气体凝结释放的潜热转化为压能，能够不消耗机械功，提高出口流体的压力至高于两个入口处的压力。利用此运输和升压特点，将气-液喷射器与 ORC 系统结合，可为小型 ORC 系统解决其工质泵耗功大、效率低的问题提供思路，对提高 ORC 系统性能及竞争力具有重要意义，又可拓宽气-液喷射器的应用领域。（a） （b）

（c）机朗肯循环（RORC）和喷射式超临界有机朗肯循环 T-s 图；（c） 喷射式超临界有机erative organic Rankine cycle (RORC) and s vapor-liquid ejector; (b) A regenerative Orgaitical organic Rankine cycle with vapor-liqui

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本文编号：2723155