有机朗肯循环系统中工质泵的运行性能

为研究车用有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）余热回收系统中工质泵的性能及选型,在模拟车用ORC余热回收系统的工作环境下,设计并搭建了以R123作为工质的多级离心泵性能测试实验系统。通过控制多级离心泵转速（870~2900 r·min^-1）、调节工质流量（0.20~5.00 m³·h^-1）,得到了多级离心泵特性曲线。通过分析变工况时多级离心泵关键参数间相互作用关系,及其对车用ORC余热回收系统性能的影响情况,验证了多级离心泵应用于车用ORC余热回收系统的可行性,并确定了其最佳工况点参数。研究结果表明：变工况时,多级离心泵总效率为15.00%~65.70%。车用ORC余热回收系统的蒸发压力、热效率均随着多级离心泵转速的增加而增加。在高转速区,工质流量对系统蒸发压力和多级离心泵输入功率（多级离心泵消耗的电功率）的影响明显增大。随着系统蒸发温度的升高,工质泵实际输入功率占膨胀机输出功率的比例（back work ratio,BWR）最高可达0.45。当多级离心泵转速为2900 r·min^-1时,车用ORC余热回收系统热效率最高可达10.50%。     

有机朗肯循环系统中工质泵的运行性能

为研究车用有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热回收系统中工质泵的性能及选型,在模拟车用ORC余热回收系统的工作环境下,设计并搭建了以R123作为工质的多级离心泵性能测试实验系统。通过控制多级离心泵转速(870~2900 r·min~(-1))、调节工质流量(0.20~5.00 m3·h~(-1)),得到了多级离心泵特性曲线。通过分析变工况时多级离心泵关键参数间相互作用关系,及其对车用ORC余热回收系统性能的影响情况,验证了多级离心泵应用于车用ORC余热回收系统的可行性,并确定了其最佳工况点参数。研究结果表明:变工况时,多级离心泵总效率为15.00%~65.70%。车用ORC余热回收系统的蒸发压力、热效率均随着多级离心泵转速的增加而增加。在高转速区,工质流量对系统蒸发压力和多级离心泵输入功率(多级离心泵消耗的电功率)的影响明显增大。随着系统蒸发温度的升高,工质泵实际输入功率占膨胀机输出功率的比例(back work ratio,BWR)最高可达0.45。当多级离心泵转速为2900 r·min~(-1)时,车用ORC余热回收系统热效率最高可达10.50%。     

基于混合工质的多级蒸发ORC理论极限性能研究

作为低温余热发电的首选方案,有机朗肯循环（ORC）得到广泛的工业应用。混合工质与双压蒸发结合的策略被证实能够大幅提升ORC系统热效率,但更多级蒸发对循环性能的影响仍未知。因此,提出基于混合工质的多级蒸发ORC（MZORC）概念,通过分析构建蒸发过程的传热极限模型,结合Aspen Plus对基本ORC（BORC）、两级蒸发和三级蒸发MZORC进行过程模拟,揭示了系统循环性能的理论极限。研究结果表明：MZORC能够降低循环工质蒸发过程带来的热量损失及流耗散率;423.15 K热源、298.15 K环境温度工况下,三级蒸发MZORC的净输出功较BORC有38.6%的显著提升;增加蒸发级数能够使系统性能更接近理论极限,BORC、两级蒸发和三级蒸发MZORC系统净输出功分别能够达到理论极限值的65.0%、79.0%及90.1%。     

中低品位余热发电有机朗肯循环系统工质的优选研究

我国中低品位余热资源总量十分丰富,特别是在工业领域。有机朗肯循环(OrganicRankineCycle,简称ORC)发电系统因其结构简单、能源利用率高等优点,逐渐在工业余热能源高效利用中发挥重要作用。工质的选择是ORC系统优化中的关键问题之一。本文采用多级模糊优化法对ORC工质进行优选,降低了主观决策的难度,更加符合工程实际应用的需求。     

工质泵变运行工况对有机朗肯循环系统性能的影响

有机朗肯循环（organic Rankine cycle, ORC）系统凭借其优越的性能已被应用于众多领域。工质泵是为ORC系统提供所需压力和流量的主要部件，其性能直接影响了其他部件性能及系统整体性能。本文通过理论计算分析了不同热力参数对单位质量流量工质泵输入功率及泵功指数的影响情况。进而以R245fa作为工质在冷凝温度为303K的模拟ORC系统工作条件下展开实验研究，分析变运行工况下两种不同类型工质泵（多级离心泵、液压隔膜计量泵）的运行参数变化规律及相互影响因素。进而探究工质泵变运行参数对ORC系统性能的影响。实验结果表明：液压隔膜计量泵的流量较低且受出口压力的影响较小，其输入功率最高仅为360.34 W，相同工况下仅是多级离心泵输入功率的16.29%。两者的实际运行效率随运行工况的变化而改变，最高分别可达59.96%、55.26%。结合理论计算，使用这两个泵的ORC系统泵功指数均在0.03～0.48范围内变化，热效率最高分别可达11.66%、10.35%。液压隔膜计量泵更适合于所需流量较低的ORC系统。     

脱硫石膏做水泥调凝剂使用技术的模糊综合评价

介绍水泥厂用脱硫石膏做水泥调凝剂使用技术综合性能评价的多级模糊数学模型。因素集由环境性能、经济性能和技术性能 3 类大因素构成,其中每一因素集包括具体的评价指标。首先确定各具体性能指标的隶属函数,对每一类大因素进行初级综合评价,在初级评价结果的基础上进行二级综合评价。利用此模型对 3 种水泥调凝剂进行评价,根据最大隶属度原则得到优选对象。     

污水处理工艺流程方案的模糊优选法

针对目前污水处理工艺流程选择涉及因素多,且较为复杂的状况,在综合考虑各种影响因素的基础上,利用模糊综合评判理论建立了多级综合评判优选模型,应用实例介绍了该模型的使用方法。研究结果表明,利用此模型能较好地对各种污水处理工艺流程方案进行综合评价,从而为快速、准确地优选出所需的污水处理工艺流程提供了依据。     

考虑环境影响的ORC系统综合评价指标及性能分析

为综合评价有机朗肯循环(ORC)系统的热经济和环保性能,采用(火用)参数量化工质的环境影响,提出了结合工质环境影响和循环热经济性能的综合评价指标"综合环境影响(火用)效率",在150℃的低温热源条件下,对考虑工质环境影响的亚临界有机朗肯循环和跨临界有机朗肯循环的系统性能进行了分析对比,结果表明,综合考虑循环热经济性能和工质环境影响因素时,R123和R32分别为亚临界有机朗肯循环系统和跨临界朗肯循环系统的最佳工质;跨临界ORC系统循环净输出功率要高于亚临界ORC系统,但是跨临界ORC系统较高的循环蒸发压力会引起工质泄漏量的增加,进而造成综合环境影响(火用)效率并不高,所以综合考虑环保和循环性能时,亚临界ORC系统是较好的选择.     

采场结构参数的层次分析和模糊数学综合评价

针对影响采场结构参数选择的复杂因素,提出了一种基于层次分析法和模糊数学的综合评价方法.在评判优选过程中,综合考虑各动态、静态、定量、非定量指标,如经济、安全、技术等指标,运用层次分析法确定各因素权重,根据模糊数学原理选择合理的隶属度函数,建立模糊综合评判模型,进行模糊优选.以康家湾矿拟采用的分段空场嗣后充填法为例,根据数值模拟结果从9种待选结构参数组合中筛选6种方案,进行模糊综合评判,得出各方案优越度分别为96.3%、77.1%、96.6%、82.2%、89.1%、79.0%,最终确定方案5最优,其矿房跨度20 m,间柱4 m,顶板厚度4 m.     

基于声发射信号的PE塑料失效PCA预测方法

以聚乙烯(PE)塑料为研究对象,采用声发射监测技术对不同拉伸速度下试样失效过程进行监测,采集相应的声发射信号(持续时间、幅值、事件计数、撞击次数等),通过相关性系数分析确定评价因子,利用三角形隶属函数确定各评语集的失效隶属度,建立了PE塑料失效破坏程度主成分分析(PCA)模糊预测评价模型。另取同型号PE试样进行不同速度拉伸损伤破坏试验,并对损伤过程“力–时间”曲线的弹性阶段、屈服阶段(轻微失效)、颈缩阶段(中度失效)、断裂阶段(严重失效)特征点参数进行统计,破坏过程中所选时间点对应的失效程度与PCA预测评价结果一致,验证了模糊预测评价模型的可行性。     

基于神经网络的有机朗肯循环过程及循环性能计算方法

有机朗肯循环（ORC）是中低温热能-电能转换中最具前景的技术之一,近年来受到越来越多的关注。工质是ORC实现的载体,由于热源及可选工质的多样性,工质筛选及系统的优化对于提升ORC综合性能非常重要,而物性及过程特性的准确预测是关键。提出了基于神经网络-基团贡献法的ORC系统性能计算方法,建立了涵盖11个基团的基团表,从REFPROP中调用51种工质7958组数据进行神经网络训练,获得了ORC中各个热力过程能量转换和熵差的计算关联式。计算了21种常用工质在1584组工况下的ORC系统性能,并与基于传统方法计算的ORC系统性能参数进行了对比。结果显示预测得到的ORC系统热效率、净输出功和系统?效率与用REFPROP计算得出的结果相比误差分别为1.01%、1.02%和1.61%,相比传统方法,预测精度有显著提高。     

动态透平效率对有机朗肯循环系统性能的影响

向心透平效率随运行参数的变化及工质种类的不同有较大差别，引入向心透平一维分析模型来计算透平效率，分析蒸发温度与冷凝温度对透平效率的影响，比较固定透平效率与动态透平效率有机朗肯循环（ORC）系统的热力性能与经济性能。采用非支配解排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）优化ORC系统筛选出最优工质，确定最佳蒸发温度与冷凝温度。同时比较了不同热源温度下固定透平效率和动态透平效率ORC系统的最佳运行参数，分析了透平效率随热源温度的变化。结果表明：透平效率随蒸发温度的降低或者冷凝温度的升高而增大，采用动态透平效率后，系统净输出功随蒸发温度升高而增加趋势减缓，工质排序也发生了变化；对于固定透平效率与动态透平效率ORC系统，经多目标筛选后所确定的最优工质及最佳蒸发温度和冷凝温度均有一定差异，表明若采用固定透平效率会对工质筛选及参数优化造成一定误差；随着热源温度的升高，固定透平效率与动态透平效率ORC系统之间最佳蒸发温度与净输出功差异逐渐增大，说明热源温度越高，采用固定透平效率引起的误差越大。     

小型有机朗肯循环系统中工质泵的效率

对小型有机朗肯循环系统中工质泵的性能进行了实验研究,建立了应用R245fa工质的小型工质泵性能研究试验台,针对容积型工质泵的效率展开实验研究,对工质泵出口压力、进出口压差和系统质量流量分别进行控制,获得了工质泵等熵效率随上述3个变量的变化曲线.实验结果表明,在蒸发温度75℃、冷凝温度11℃条件下,有机朗肯循环系统中工质泵的等熵效率范围为15%~47%,随着系统质量流量的增大和工质泵进出口压差的增加,工质泵等熵效率升高,且受到系统质量流量的影响较大.实验证实了有机朗肯循环系统中工质泵的实际运行效率比以往模拟、理论计算研究中应用的工程经验值低.依据本研究实验结果,工质泵等熵效率宜取平均值30%;基于理论循环等熵过程的分析,泵功占膨胀机输出功的比例约为8%,而实际过程中,综合考虑泵的效率、电机效率、膨胀机机械效率,其比值可达到12%以上.     

模糊物元模型在爆破方案优选中的应用

应用以关联度为评判标准的模糊物元理论,结合1-9标度法及熵值法,采用线性加权确定的综合权重来建立模糊物元优选模型,以某矿井巷道爆破掘进的具体实例对该模型进行验证,结果表明,同时考虑了主、客观权重的综合权重较为合理;该优选模型的评判结果较符合实际情况;应用以关联度为评判标准的模糊物元理论进行爆破方案优选是可行的。     

集成模糊安全评价的反应路径综合

为在过程早期获取本质安全性较好的反应路径,将模糊安全评价集成于反应路径综合形成有效方法。根据反应路径综合阶段信息选择指标,通过设定指标的隶属度函数,建立模糊推理系统,且应用层次分析法（analytic hierarchy process,AHP）求得指标的权重因子,形成了模糊评价方法。为消除中间变量的影响,分别建立单、双输入变量的模糊推理系统。将它集成于反应路径综合,通过原料筛选规则,模糊安全评价,建立以安全为目标的优化模型,求解得到优良的反应路径组合。应用于萘甲胺反应路径综合实例,定量得到了反应路径及其目标函数值,并对两种模糊系统的综合结果进行了比较。     

基于多目标函数的亚临界有机朗肯循环的参数优化和性能分析

以系统净输出功率W_net、热源流体进出口(火用)降DE_g、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、Pentane 4种纯工质以及R600a/R601a、R245fa/R601a、R245fa/Pentane和R600a/R245fa 4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T_e和冷凝温度T_c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T_e,opt和最优冷凝温度T_c,opt使多目标函数F（X）最小,同时,T_e,opt、T_c,opt随工质不同而不同;在T_e,opt或T_c,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,混合工质并不总是优于纯工质。     

变透平效率有机朗肯循环工质筛选及多目标优化

针对523.15 K的中高温余热烟气热源,选取戊烷、己烷、庚烷、环己烷、MM（六甲基二硅氧烷）、苯和甲苯为候选工质,引入一维向心透平效率预测模型取代固定透平效率,以（火用）效率和系统净功为目标函数,基于NSGA-Ⅱ算法对ORC系统进行多目标求解,采用理想点辅助法对各工质Pareto前沿进行决策寻优。得出以下结论：工质的透平效率与透平等熵膨胀比（VFR）存在较强的相关性,透平效率曲线与VFR曲线的变化趋势相反;在给定热源条件下,苯是最优工质,甲苯和环己烷是次优工质;当蒸发温度超过400 K时,（火用）效率下降趋势加快,当蒸发温度超过410 K时,系统净功上升趋势放缓;定透平效率寻优会对最佳参数与最优工质筛选结果造成一定影响,与实际存在偏差;变透平效率寻优可以减少误差,更接近工程实际。     

柳林地区煤层渗透率影响因素及模糊综合评价

煤储层渗透性是寻找煤层气有利开发的关键参数之一。本文通过对柳林地区煤层渗透性深入研究,并结合大量煤层气田勘探开发资料分析了影响柳林地区煤层渗透率的两大因素：煤体条件（煤的原生孔结构、煤体裂隙结构、煤体结构）、煤层赋存条件（埋深、地应力、储层压力）。针对该区多煤层区域上渗透率变化较大的情况,应用多层次模糊综合评判法建立了该区煤层渗透性评价指标体系。利用渗透性模糊综合评判数学模型,对煤层进行了渗透性模糊综合评价,得出了该煤层渗透率为中等级别,评价结果与实测结果相符,为寻找渗透性较好的矿区或井田提供了新的预测方法。     

基于模糊优化压力容器的设计

在压力容器常规设计方法单纯根据强度理论进行设计的基础上,提出综合考虑压力容器设计、制造、检验、试运行和工作环境等因素对设计计算的影响。根据模糊数学理论,应用模糊数学优化的方法,把影响压力容器的各因素和等级进行模糊综合评判,得到目标函数约束条件的最优水平截集,从而建立压力容器模糊优化设计的数学模型,寻求最适宜的压力容器设计方案。