基于有机朗肯循环的热电联供系统

有机朗肯循环在低温热源领域具有广泛的应用.文中建立有机朗肯循环系统,通过选择循环运行参数和循环工质提高系统的效率,同时建立热电联供系统,提高系统综合性能.结果表明:蒸发温度(压力)和膨胀机等熵效率的提高都明显有利于提高系统热效率,降低冷凝温度和过冷度一定程度上也可以改善热效率.R236ea、R245ca、R245fa、...     

基于太阳能的有机朗肯循环低温热发电系统热力性能分析

研究了汽轮机进口温度和进口压力对基于太阳能的有机朗肯循环系统性能的影响.以R600,R600a,R245fa,R236fa,R236ea,R601,R601a,RC318,R227ea九种有机工质为例,基于热力学第一定律和第二定律,研究了这两个参数对系统性能变化的影响,主要是对系统热效率、净输出功率以及系统总不可逆损失...     

有机朗肯循环系统回收发动机尾气余热的研究

根据柴油机排气余热的特点设计了有机朗肯循环余热回收系统。采用R245fa作为工质,根据工质在不同蒸发压力下的蒸发率结合发动机的试验数据分析了两相流对系统性能的影响。通过比较系统净输出功、有机朗肯循环效率及主要部件损的变化规律确定了系统的最佳工作方案。结果表明,系统在全排气质量流量范围内能平稳地工作,有机朗肯循环效率达到10.2%,减小了各主要部件的损,余热回收效果明显。     

低温有机朗肯循环工质性能分析

根据对有机朗肯循环工质的选取原则,选出7种工质作为备选工质,建立了有机朗肯循环的热力学模型,并基于热力学第一定律和第二定律对其热力过程进行了计算分析,分别对7种工质的蒸发压力、单位工质净功量、不可逆损失、热效率、火用效率进行对比,结果表明,在给定的热源范围内,R141b各项性能最佳,R1233zd其次,而R1234yf和R1234ze表现较差.     

有机工质低温余热发电的模拟与优化

以热力学第一定律和第二定律为基础,对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力分析.用Aspen plus软件,对循环系统中的几个重要影响参数进行了模拟研究.研究结果表明:工质处于饱和状态时系统的性能最优;增大蒸发压力或减小冷凝压力都能提高系统的热效率和火用效率.在原有基本朗肯循环的基础上,采用乏气回热循环或中间抽气回热循环,二者均能改善系统的性能.     

柴油机尾气余热回收系统的能分析和火用分析

采用R245fa作为循环工质,利用有机朗肯循环回收柴油机尾气余热,从而提高柴油机的燃油经济性。对不同蒸发压力下的朗肯循环热效率和发动机不同工况下余热回收系统的火用效率以及系统各组件的火用损失率进行了计算和分析。研究结果表明,蒸发压力越高则朗肯循环效率越高,工质和尾气之间传热的不可逆损失和蒸发器出口较高的尾气温度使得蒸发器的火用损失率最大,采用余热回收系统回收发动机尾气余热,系统输出净功最高可达18.7 kW。     

液化天然气冷能发电系统参数分析与工质选择

为了对液化天然气(liquied natural gas,LNG)冷能发电系统参数及工质选择进行分析,以单级朗肯循环为基础,选取不同工质,对LNG低温冷能发电亚临界循环基本参数进行了模拟分析,确定了几种典型工质的最佳运行参数.结果表明:以系统净发电量为评价标准,工质存在最佳蒸发温度,最佳蒸发温度越高,净发电量越大;结合低温动力循环工质选择原则,最终优选出以R290为低温动力循环系统工质、11.08℃为最佳蒸发温度构建的单级冷能系统净发电量为81.34 kW,研究结果为LNG冷能发电系统的进一步优化提供了参考.     

烟气余热有机朗肯循环工质的研究

通过热力学建模的方法对电厂烟气余热ORC循环工质进行研究,根据工质的筛选方法和REFPROP软件粗选出11种适合低温烟气余热发电的有机工质,通过热力学分析方法计算出ORC系统的循环热效率、泵功、净输出功、工质运行压力.结果表明,R601a是最适合低温烟气余热发电的工质,R245fa和R600次之.     

有机朗肯循环的热力学分析

应用热力学第一定律和第二定律对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力计算、能量分析和火用分析.并以R245fa为工质,针对100℃左右的热源,在给定工况下分析计算了系统的热效率.研究结果表明:影响热效率的因素为蒸发器出口、膨胀机出口以及冷凝器内的工质状态参数;要减少系统的不可逆损失,需减少各热力过程的有温差传热和摩擦损耗,即选取高效传热的蒸发器和冷凝器及设计制造适合有机工质的膨胀机;在冷凝器入口前加装回热器,可有效减少传热温差引起的不可逆损失,加装回热器后整个系统的热效率提高了0.32%.研究结果可供有机朗肯循环系统设计作参考.     

Power System of Diesel Recovery With a Engine Waste Heat ORC System

针对柴油机排气余热的特点设计了有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）系统．在该系统中,采用R245fa（1,1,1,3,3-五氟丙烷）作为循环工质,针对其不同蒸发温度以及冷凝温度,通过模拟计算研究了最终排气温度、系统净输出功率和朗肯循环实际效率的变化规律．研究结果表明,当蒸发温度低于367．46K时应采用一级膨胀系统;当蒸发温度高于367．46K低于404．6K时应采用二级膨胀系统;冷凝温度恒定时,最终排气温度随蒸发温度的升高而降低,系统净输出功率和朗肯循环实际效率随蒸发温度的升高而升高;蒸发温度恒定时,最终排气温度随冷凝温度的降低而降低,系统净输出功率和朗肯循环实际效率随冷凝温度的降低而升高．     

Experimental study of a micro-scale solar organic Rankine cycle system based on compound cylindrical Fresnel lens solar concentrator

In the present study, a micro-scale solar organic Rankine cycle power generation system was developed. The system comprises of a solar collection system based on compound cylindrical Fresnel lens concentrator and an organic Rankine cycle power generation system integrated with a scroll expander. YD320 and R245 fa were used as the heat transfer fluid and the working fluid, respectively. The effects of the evaporation pressure, the degree of superheat, and the mass flow rate of the working fluid were analyzed to evaluate the solar collection efficiency, the electric power output, the thermal efficiency and exergy efficiency of the system. The results illustrate that both the increasing evaporation pressure and decreasing superheat degree have positive impacts on solar collection efficiency. The electric power increases as the evaporation pressure increases, while the thermal efficiency and the exergy efficiency decrease. However, the system overall efficiency decreases slowly due to the increase of solar collection efficiency. The electric power increases with the increment of the working fluid mass flow rate. The increasing mass flow rate has no visible impact on the thermal and exergy efficiencies of organic Rankine cycle subsystem, whereas a slightly increase of the thermal and exergy efficiencies of the integrated system. The electric power decreases with the increase of the superheat degree, whereas the thermal and the exergy efficiencies of the system increase. The system works more suitably with a higher degree of superheat for the small mass flow rate condition.     

单螺杆膨胀机双循环系统的应用——基于柴油机尾气余热利用的方案计算

为了提高柴油机燃料燃烧能量利用率,以某增压柴油机为例,设计了单螺杆膨胀机双循环系统来回收柴油机尾气余热能量。此系统由朗肯循环（水为工质）与有机朗肯循环（R245fa为工质）组成,由单螺杆膨胀机输出动力。建立双循环系统热力学模型,对其性能进行热力学分析计算,并确定合理的工作范围。可得出如下结论：随着柴油机尾气（水蒸发器出...     

Shift-characteristics and bounds of thermal performance of organic Rankine cycle based on trapezoidal model

In consideration of the constraints of actual working fluids on theoretical study of organic Rankine cycle (ORC), a trapezoidal cycle (TPC) with theoretical model to simulate ORC was proposed in previous works. In this study, mathematical models of working fluids including model of simulated saturation curve (MSSC) and model of linear saturation lines (MLSL) are proposed and built. Combining mathematical models of working fluids and TPC, the thermodynamic characteristics and principles of TPC (or ORC) can be studied or predicted theoretically. There exists a shift-curve of net power output with corresponding shift-temperature of heating fluid for working fluids, which indicates the shift of net power output from having optimum condition of maximum power to monotonic increase with evaporation temperature. This shift-characteristic is significant to working fluid selection and evaluation of cycle performance, for it indicates that cycle without optimum condition can yield higher net power output than the cycle with optimum condition. Equations to calculate the shift-temperature in ORC (or TPC) are derived; and equations to calculate the highest optimal evaporation temperature and highest maximum power as the highest optimum condition at this shift-temperature are obtained. Based on TPC and its theoretical model, the lower and upper bounds of thermal performance (maximum power and corresponding thermal efficiency) of TPC (or ORC) can be demonstrated and acquired. TPC can develop to Carnot cycle or trilateral cycle that it is significant to use TPC as a generalized cycle to study the general principles and characteristics of the cycles.     

一种发电和CO2捕集相结合的LNG 冷能利用系统

温室效应的加剧使人们的碳捕集意识逐渐提高。针对碳捕集问题,将CO₂超临界朗肯循环和有机朗肯循环相结合,对原有燃气轮机废气发电系统进行改进,提出了一种废气发电与CO₂捕集相结合的LNG冷能梯级利用系统。利用Aspen Plus软件对系统进行热力学模拟计算,详细分析了蒸发压力和蒸发温度对系统热力学性能的影响。结果表明,提高CO₂超临界朗肯循环的蒸发压力和蒸发温度,对系统的净输出功和热效率有积极影响;有机朗肯循环的蒸发温度达到250 ℃后,其余热回收率达到最大值且不再随蒸发压力发生变化;系统净输出功可达251.6 kW,余热回收率为92.00%,㶲效率为57.00%;CO₂液化量达到883.6 kg/h时,可减少CO₂排放量763万t/a。研究成果对保护环境具有重大意义。     

工质种类对OTEC系统性能的影响

本文基于朗肯循环,结合闭式OTEC系统模型,分别以氨、R22和R134a为循环工质,在温海水及冷海水温度相同的前提下,以装机容量50 kW的OTEC电厂为研究对象,开展工质种类对OTEC系统性能影响的研究。结果表明,氨系统较其他两个系统所需工质流量小、换热面积小、厂自用电少、朗肯循环净效率及供电效率高;R22系统与R134a系统相比,R134a系统供电效率大,其环保性好,是R22较好的替代工质。     

CO2跨临界—有机朗肯复合循环的简单计算与特征分析

由于我国地热资源以低品位热能为主,增强型地热系统在发电方面的应用会受限于过低的热效率。理论上,如直接将超临界CO₂与有机工质进行混合,确实有可能提升热动力系统的机械效率。根据该流程设计,对部分参数范围内的CO₂跨临界—异丁烷复合循环的效率进行了估算。计算使用了流量分别为1 kg/s的CO₂和0.25 kg/s的异丁烷流体。计算结果显示,特定状态下的超临界CO₂在膨胀为气态的过程中焦—汤效应显著,流体混合使得异丁烷先蒸发汽化,然后在膨胀中发生冷凝,使得膨胀机内部出现了两相流。冷凝后的异丁烷工质可再次注入压缩机与气体CO₂接触,使得CO₂升温减缓,同时自身获得预热。可借助异丁烷工质降低CO₂的温变范围,改变CO₂膨胀和压缩过程中的多变指数,使其更接近等温过程而非绝热过程,进而提高膨胀和压缩过程的效率。因此,该循环具备显著提高低品位CO₂热动力循环效率的潜力,在未来可用于基于CO₂的地热发电技术。