有机朗肯循环性能优化与环境影响的热力学评价

发布时间：2017-05-26 19:01

  本文关键词：有机朗肯循环性能优化与环境影响的热力学评价，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，随着世界性的能源资源紧缺和全球性环境问题的日益严重，各国已在紧张的研究相关技术理论或制定相应政策应对、缓解该问题。基于低品位热能利用的有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle, ORC）是降低能源燃料消耗、节能减排的有效措施和手段，成为世界各国学者、科研机构、高等院校研究的重点课题，采用新型的冷电、热电或冷热电联供循环是提高低品位热能利用ORC系统效率和优化其性能的有效途径之一。 应用于ORC系统的有机工质具有一定的GWP值、ODP值等环境潜值，都将对环境产生一定的影响，在其生产和运输过程中可能对环境造成一定的污染，ORC系统运行过程中工质泄漏也必将加剧全球变暖、臭氧层的破坏。目前，对ORC系统的评价多集中在热力循环效率等热经济性指标方面，一些文献虽然在选取工质时考虑了其环保性能，但未对工质的环境影响进行定量分析，也未将ORC系统的热经济性和环境影响结合起来进行评价。因此本文在分析ORC系统基本性能的基础上，采用火用参数量化工质的环境影响，对同时考虑ORC系统性能和工质环境影响的综合评价指标进行研究。 本文从以下几个方面进行了分析和研究： (1)对亚临界和跨临界有机朗肯循环系统基本的性能进行分析，，研究了低品位热能ORC系统对常规热力发电厂节省能源、资源消耗和温室气体减排的贡献。 (2)针对有机工质存在环境危害而ORC系统现有研究均未对有机工质的环境影响进行定量分析的现状，建立管壳式换热器ORC系统，对系统充液和泄漏模型进行分析，采用火用参数对工质的环境影响进行量化，对ORC系统环境影响火用代价进行研究。 (3)定义同时考虑工质的环境影响和循环热经济性能综合指标，通过理论分析和实例研究说明以循环综合环境影响火用效率评价ORC系统整体性能的合理性，对比分析工质境影响火用代价对ORC系统火用效率的影响。 (4)基于跨临界ORC建立冷热电联供系统模型，分析系统高、低压膨胀机入口压力和温度等参数对系统制冷量、供热量、输出功率的影响，通过实例分析跨临界ORC系统环境影响。
【关键词】：低品位热能 有机朗肯循环 冷热电联供 环境影响火用代价 综合环境影响火用效率
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK115
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目录6-8
• 主要符号表8-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 课题研究背景和意义9
• 1.2 ORC 技术研究现状9-18
• 1.2.1 ORC 技术在不同领域的应用9-14
• 1.2.2 ORC 系统评价指标的研究14
• 1.2.3 ORC 系统工质的研究14-16
• 1.2.4 ORC 的性能优化16-17
• 1.2.5 ORC 的实验分析17
• 1.2.6 考虑工质环境影响的研究17-18
• 1.3 问题提出18
• 1.4 本文研究内容18-20
• 2 ORC 系统的性能研究与温室气体减排贡献20-32
• 2.1 ORC 系统热力过程分析20-21
• 2.2 ORC 系统性能的对比分析21-27
• 2.2.1 系统基本参数及工质物性21-22
• 2.2.2 亚临界 ORC 系统性能分析22-24
• 2.2.3 跨临界 ORC 系统性能分析24-27
• 2.3 低温余热 ORC 发电系统对温室气体减排的贡献27-28
• 2.3.1 CO2减排量的计算27-28
• 2.3.2 CO 减排量的计算28
• 2.3.3 NOX减排量的计算28
• 2.3.4 CH4减排量的计算28
• 2.4 ORC 系统温室减排效益的计算28-30
• 2.4.1 亚临界 ORC 系统温室气体减排效益29
• 2.4.2 跨临界 ORC 系统温室气体减排效益29-30
• 2.5 本章小结30-32
• 3 低品位热能利用 ORC 系统环境影响的火用分析32-46
• 3.1 考虑 ORC 工质环境影响的火用分析模型32-34
• 3.2 壳管式换热器的设计34-37
• 3.2.1 换热器设计基本步骤34-35
• 3.2.2 ORC 系统换热器的计算35-37
• 3.3 ORC 系统充液量37
• 3.4 ORC 工质泄漏模型37-38
• 3.5 低温余热 ORC 发电系统环境影响火用代价38-40
• 3.5.1 单位时间的工质环境影响潜值38-39
• 3.5.2 工质的环境影响火用代价39-40
• 3.6 ORC 系统的环境影响实例分析40-45
• 3.6.1 ORC 系统工质的环境影响火用代价41-42
• 3.6.2 ORC 系统综合环境影响火用效率分析42-45
• 3.7 本章小结45-46
• 4 跨临界 ORC 系统的性能优化研究46-59
• 4.1 跨临界循环冷热电联供系统模型46-47
• 4.2 冷热电联供系统热力过程分析47-48
• 4.3 跨临界 ORC 系统性能优化实例分析48-57
• 4.3.1 循环工质选择48
• 4.3.2 高压膨胀机入口压力对系统系能的影响48-49
• 4.3.3 高压膨胀机入口温度对系统性能的影响49-50
• 4.3.4 低压膨胀机入口温度对系统性能的影响50-51
• 4.3.5 制冷蒸发温度对系统性能的影响51-52
• 4.3.6 膨胀机效率对系统性能的影响52-53
• 4.3.7 过热度对系统性能的影响53-54
• 4.3.8 跨临界 ORC 系统的环境影响54-57
• 4.4 本章小结57-59
• 5 结论与展望59-61
• 5.1 结论59
• 5.2 展望59-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-67
• 附录67

【参考文献】

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1 陈慧;考宏涛;郭涛;吕学文;况文娟;;纯低温余热发电系统中余热锅炉的热力学分析[J];动力工程学报;2010年02期

2 郑彬;翁一武;;低温热源喷射式发电制冷复合系统的

本文编号：397751