基于多目标的亚临界有机朗肯循环的蒸发和冷凝温度优化

发布时间：2017-04-14 18:23

  本文关键词：基于多目标的亚临界有机朗肯循环的蒸发和冷凝温度优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：有机朗肯循环(ORC)是将低温热能转化为电能最有前途的技术，它具有结构简单、效率高和环境友好等优点，对其研究已经成为低温余热高效回收利用技术的关键和热点。目前关于有机朗肯循环的研究主要集中在对有机朗肯循环的工作流体选择和参数优化，而性能评价指标对ORC系统优化有着非常重要的作用，因此，对ORC系统性能评价指标的研究现状和发展进行调研是非常有必要的。调研结果表明：单目标优化结果均存在与工程实际需要不相符合的地方，所以对ORC系统评价往往需要涉及多个指标，多目标优化因为能使所要求的各项指标均能达到较优而更加合理。 在对ORC性能评价指标调研的基础上，本文以系统净输出功率Wnet、热源流体进出口火用降ΔEg、系统总不可逆损失I和系统总投资成本C2013构建多目标优化模型，采用线性加权评价函数法对该模型进行求解，，以R600a、R245fa、R601a、R601和R123五种纯工质以及R600a/R601a、R245fa/R601a、R245fa/R601和R600a/R245fa四种非共沸混合工质为例，对亚临界有机朗肯循环(ORC)的蒸发温度Te和冷凝温度Tc分别进行优化，此外，并对以R245fa和R245fa/R601为工质时亚临界ORC的Te和Tc同时进行优化。研究结果表明：采用单目标有时得不到最优值，而采用多目标均能得到最优值，且多目标优化可以较好地协调各性能指标间的关系，使所要求的各项指标均能达到较优，因此多目标优化比单目标优化更加合理；存在最优蒸发温度Te,opt和最优冷凝温度Tc,opt使多目标函数F(X)最小，同时，Te,opt、Tc,opt随工质不同而不同；比较F(X)优化时的纯工质和混合工质的Te,opt、Tc,opt值，以及在F(X)优化的Te,opt或Tc,opt下，对比纯工质和混合工质的不同单目标函数值和F(X)值时，表明采用混合工质时ORC的性能并不总是优于采用纯工质时ORC的性能；在对以R245fa和R245fa/R601为工质时ORC的Te和Tc同时进行多目标优化时，两种工质的Te,opt和Tc,opt均分别为393.15K和328.15K，且Te,opt随Tc升高而增大。
【关键词】：有机朗肯循环(ORC) 性能评价指标 纯工质 混合工质 多目标优化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK115
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符号表8-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义9-13
• 1.1.1 我国能源利用现状9-10
• 1.1.2 余热资源定义及其分类10
• 1.1.3 余热利用原则及回收方式10-11
• 1.1.4 有机朗肯循环的原理和构成11-13
• 1.2 本文主要研究内容及研究意义13-15
• 1.2.1 本文研究内容13-14
• 1.2.2 本文研究意义14-15
• 2 ORC 低温余热发电系统性能评价指标的研究15-28
• 2.1 基于热力学第一定律的独立技术经济性能评价指标15-20
• 2.2 基于热力学第二定律的独立技术经济性能评价指标20-25
• 2.3 基于热力学第一或第二定律的复合技术经济性能评价指标25-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 纯工质亚临界 ORC 系统的蒸发和冷凝温度多目标优化28-45
• 3.1 多目标优化函数的提出28
• 3.2 数学物理模型28-33
• 3.2.1 热力学模型29-31
• 3.2.2 经济模型31-32
• 3.2.3 多目标优化数学模型32-33
• 3.3 纯工质 ORC 的蒸发温度多目标优化33-38
• 3.3.1 多目标优化结果33-34
• 3.3.2 单目标优化结果34-36
• 3.3.3 多目标优化结果与单目标优化结果的对比36-38
• 3.4 纯工质 ORC 的冷凝温度多目标优化38-43
• 3.4.1 多目标优化结果38-39
• 3.4.2 单目标优化结果39-41
• 3.4.3 多目标优化结果与单目标优化结果的对比41-43
• 3.5 纯工质 ORC 的蒸发和冷凝温度同时多目标优化43-44
• 3.6 本章小结44-45
• 4 非共沸混合工质亚临界 ORC 系统的蒸发和冷凝温度多目标优化45-65
• 4.1 多目标优化函数的提出45
• 4.2 数学物理模型45-49
• 4.2.1 热力学模型46-47
• 4.2.2 经济模型47-48
• 4.2.3 多目标优化数学模型48-49
• 4.3 二元非共沸混合工质 ORC 的蒸发温度多目标优化49-54
• 4.3.1 多目标优化结果49-50
• 4.3.2 单目标优化结果50-53
• 4.3.3 多目标优化结果与单目标优化结果的对比53-54
• 4.4 二元非共沸混合工质 ORC 的冷凝温度多目标优化54-59
• 4.4.1 多目标优化结果54-55
• 4.4.2 单目标优化结果55-58
• 4.4.3 多目标优化结果与单目标优化结果的对比58-59
• 4.5 纯工质 ORC 与非共沸混合工质 ORC 性能的对比59-62
• 4.6 非共沸混合工质 ORC 的蒸发和冷凝温度同时多目标优化62-63
• 4.7 本章小结63-65
• 5 结论与展望65-67
• 5.1 结论65-66
• 5.2 展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-72
• 附录72
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录72
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 韩中合;叶依林;刘峗;;不同工质对太阳能有机朗肯循环系统性能的影响[J];动力工程学报;2012年03期

2 王漫;王江峰;阎哲泉;马少林;戴义平;;有机工质低温余热发电系统多目标优化设计[J];动力工程学报;2013年05期

3 刘杰;陈江平;祁照岗;;低温有机朗肯循环的热力学分析[J];化工学报;2010年S2期

4 ;Comparative analysis of CO_2-based transcritical Rankine cycle and HFC245fa-based subcritical organic Rankine cycle using low-temperature geothermal source[J];Science China(Technological Sciences);2010年06期

5 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

6 许红星;;我国能源利用现状与对策[J];中外能源;2010年01期

7 顾伟;翁一武;王玉璋;孙绍芹;;余热利用有机物朗肯循环最佳热回收效率分析[J];太阳能学报;2011年05期

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本文编号：306594