热管加热器在有机朗肯循环系统中的应用研究

发布时间：2017-10-02 20:26

  本文关键词：热管加热器在有机朗肯循环系统中的应用研究

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【摘要】：我国工业的中、低温烟气余热数量庞大,其回收利用的节能潜力和经济环保价值巨大,有机朗肯循环(Organic Rankin Cycle, ORC)能够很好的利用300℃以内的中、低温热能,特别适合我国中低温烟气余热回收利用,国内外学者的研究展开了众多相关研究,但对于中低温烟气余热ORC系统的低温腐蚀性能的相关研究比较少,而低温腐蚀恰恰是烟气余热ORC技术需要解决的实际问题,因此本文结合热管换热器与ORC技术两者的优势,展开了如下相关研究：(1)基于蒸发参数法和热力学第一定律,建立了有机朗肯循环基本式和回热式系统的热力性能模型,展开了工质优选和抽气回热式系统性能研究。结果表明：相同蒸发参数下R123(三氟二氯乙烷)的循环热效率高于R245fa(五氟丙烷),相同蒸发温度下R123的蒸发压力更低,综合考虑系统性能和环保安全等因素,目前R123是优于R245fa；存在最佳抽气压力使得抽气回热式系统的热效率最大,并且系统的蒸发压力越大,最佳抽气压力与蒸发压力的比值越小。(2)展开了低温腐蚀的分析和烟气酸露点温度计算的研究。提高热流体烟气的出口温度和冷流体的进口温度,降低热流体烟气侧的传热热阻是预防低温腐蚀的两条技术指导路线：采用王基标等提出的半经验公式计算烟煤烟气酸露点温度。(3)进行了热管加热器的设计计算。计算发现：由于有机工质的导热系数很低,工质的光管换热系数不是很高,对烟气侧进行适当的翅片强化换热,ORC系统可以有效的避免低温腐蚀。(4)研究了蒸发段翅片结构对于换热器的影响规律。翅片存在导流作用和增强扰动的两种效果,导流作用会削弱管外换热,其削弱效果强于翅片的增强扰动强化换热效果,翅片强化换热的本质仅仅是扩展换热面积,翅片结构的优化设计应同时注重扩展换热面积与降低翅片导流作用。
【关键词】：烟气余热 有机朗肯循环 酸露点腐蚀 热管加热器
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK115;TK172.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 能源与环境背景9-12
• 1.2 我国新能源利用研究现状12-14
• 1.3 国内外中低温热源利用研究现状14-18
• 1.4 酸露点腐蚀以及热管换热器的应用状况18-20
• 1.4.1 酸露点腐蚀的研究现状18
• 1.4.2 热管换热器的研究现状18-20
• 1.5 本文的研究内容和研究意义20-23
• 1.5.1 研究内容20
• 1.5.2 研究意义20-23
• 第二章 低温余热ORC系统的工质选择和性能分析23-39
• 2.1 ORC系统的介绍23-25
• 2.2 工质优选研究25-31
• 2.2.1 基本式系统的热力模型26-27
• 2.2.2 基本式循环的结果分析27-31
• 2.3 回热式系统的优化研究31-37
• 2.3.1 回热式系统的热力模型31-33
• 2.3.2 抽气回热式循环的结果分析33-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第三章 烟气酸露点计算与低温腐蚀分析39-49
• 3.1 壁面温度的影响因素39-40
• 3.2 酸露点温度计算40-44
• 3.2.1 燃煤烟气计算40-42
• 3.2.2 烟气酸露点温度计算42-44
• 3.3 防低温腐蚀的技术方案44-48
• 3.3.1 中间介质法44-46
• 3.3.2 介质相变法46-47
• 3.3.3 特殊结构法47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第四章 热管加热器的设计计算49-63
• 4.1 热管和热管换热器49-54
• 4.1.1 热管介绍49-52
• 4.1.2 热管换热器介绍52-54
• 4.2 热管传热模型54-56
• 4.2.1 传热分析54-55
• 4.2.2 传热系数55-56
• 4.3 热管预热器的设计计算56-61
• 4.3.1 热管结构确定56-58
• 4.3.2 热管预热器的设计计算58-61
• 4.4 本章小结61-63
• 第五章 翅片结构的影响规律研究63-67
• 5.1 换热系数的变化规律63-66
• 5.1.1 翅片高度的影响63-65
• 5.1.2 翅片间距的影响65-66
• 5.2 流动压降的变化规律66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-77
• 附录77

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本文编号：961636