基于Ebsilon的中低温地热发电系统分析

基于Ebsilon软件,对某中低温地热发电系统的闪蒸式发电、纯有机朗肯循环以及有机回热朗肯循环发电方式进行了计算与比较,通过筛选以R245fa作为有机朗肯循环工质的计算结果显示:纯有机朗肯循环比闪蒸式发电能源利用效率可以提高62.9%,而回热有机朗肯循环比纯有机朗肯循环的能源利用效率提高8.7%。计算结果可为中低温地热发电系统能源有效利用提供指导。     

6 F.01联合循环机组朗肯循环热力性能浅析

以6F. 01联合循环机组为研究对象,比较分析其与9F. 05联合循环机组的热力性能,由此对朗肯循环热力性能进行简要分析。分析认为现阶段提高6F. 01机组主蒸汽压力和温度是提升朗肯循环效率的有效手段。若将汽轮机入口主蒸汽参数由8. 086 MPa. a、565℃提高至16. 2 MPa. a、585℃,朗肯循环效率可由32. 358%提升至33. 745%。研究成果可为类似容量机组主蒸汽参数优化提供参考。     

低品位太阳能热机系统

介绍太阳能驱动有机朗肯循环;分析应用于循环的循环工质,主要指出了非共沸混合质的优点;研究有机朗肯循环的性能,得出以下结论:同一组分的非共沸混合工质在蒸发冷凝温度相同时,在不同质量配比下,其循环效率、运行压力、膨胀比是不相同的。     

利用中低温余热的回热有机朗肯循环性能分析

通过选取R227ea、R600和R141b 3种典型有机干流体作为工质,在热源流体进口温度设定为典型工业锅炉排烟温度423.15 K,冷却水进口温度和环境温度分别设定为283.15 K和293.15 K的条件下,分析蒸发温度、过热度和给水加热器出口处工质温度对回热有机朗肯循环性能的影响,比较回热有机朗肯循环与基本有机朗肯循环的性能。结果表明:随着蒸发温度的增大,循环总不可逆损失减小,循环热效率和第二定律效率增大,而循环输出净功率则先增大后减小;随着过热度的增大,循环总不可逆损失和循环输出净功率均减小,而循环热效率和第二定律效率的变化趋势则因工质而有所不同;随着给水加热器出口处工质温度的增大,循环总不可逆损失和循环输出净功率不断降低,而循环热效率和第二定律效率则先增后减;在相同工况下,回热有机朗肯循环的循环热效率和第二定律效率高于基本有机朗肯循环,但对于循环输出净功率和循环总不可逆损失,结果则相反。     

燃气轮机废热利用的新型动力系统热力学分析

基于能量等级回收和梯级利用的原则,构建了一种燃气轮机废热利用的新型动力系统。该系统主要由燃气轮机布雷顿循环(GTC)、再压缩式超临界CO₂布雷顿循环(S-CO₂)、朗肯循环(RC)、有机朗肯循环(ORC)和有机闪蒸循环(OFC)组成。该动力系统不仅克服了单个子循环热量回收范围窄的局限性,而且通过回热的方式实现了能量的梯级利用,进而提高了系统效率。通过Aspen HYSYS软件对构建的动力系统及各子循环分别进行模拟仿真,进一步研究了工况参数对系统的影响。与现有文献中的数据对比表明,该动力系统中各子循环均得到较好的验证。在相同工况条件下,文献中动力系统净功率为48 592.84 kW,热效率和火用效率分别为42.41%和62.02%,而本研究系统净功率为50 040.46 kW,热效率和火用效率分别达到43.673%和73.593%。因此,该新型动力系统具有较好的能源利用效果。     

CO_2跨临界热泵循环与朗肯循环耦合系统性能分析

提出跨临界CO2热泵和朗肯循环耦合实现凝汽器余热回收的方式.分别对郎肯循环、再热循环及跨临界CO2热泵和朗肯循环的耦合循环进行了热力学分析,分析表明:随着主蒸汽温度增加或乏汽温度降低,3种循环的效率均增加,朗肯循环平均效率为31.5％,耦合循环平均效率为35.5％,再热循环平均效率为33.5％;随着主蒸汽压力增加或乏汽压力降低,3种循环的效率均呈增加趋势.相同对比条件下,耦合循环效率最高,朗肯循环效率最低,再热循环介于二者之间.     

有机朗肯循环复合系统中喷射器能量分析

有机朗肯循环利用太阳能、地热能和余热驱动,是回收余热、实现能源可持续发展的一个很好途径。有机朗肯循环可与喷射制冷循环结合,可同时提供电能和冷量。喷射器内部流体的不可逆混合引起的能量损失,是该系统最大部分的能量损失。着眼喷射器内部流场分布和机理,分析工作参数和几何参数对其性能的影响,以优化喷射器设计,减小系统能量损失,提高带有喷射器的有机朗肯循环复合系统的效率和节能潜力。结果显示,提高引射压力和出口压力会导致喷射器内部更多能量损失,制约整体系统的性能;在给定工况下,可通过钝化喷嘴内壁面、喷嘴处于最佳位置使喷射器达到最大喷射系数、最优性能,和最小的能量损失。     

非共沸工质用于太阳能低温朗肯循环的理论研究

提出了以R245fa/R152a为组元的按不同质量比例组成的Ca、Cb和Cc这3种典型的非共沸混合工质,在设定工况下对其应用于太阳能低温朗肯循环的性能进行了理论研究.针对非共沸混合工质相变时存在温度滑移,在系统中引入了内部换热器(IHE).分析结果表明:使用混合工质可拓展太阳能低温朗肯循环工质选择范围;非共沸混合等熵工质在设定工况下的循环效率并非最高,但具有最小的膨胀比;非共沸混合工质应用于太阳能低温朗肯循环系统时,同时引入内部换热器和适当的过热度将使循环效率得到明显提高.     

以R134a为工质的OTEC朗肯循环热力计算软件开发

以海洋温差热能转换（OTEC）的热力循环为研究对象,为给循环分析提供方便准确的性能计算工具,采用Python程序设计语言,开发了OTEC朗肯循环热力计算软件。软件可以完成简单朗肯循环、再热朗肯循环、抽气回热朗肯循环等3种循环的热力计算,输出结果包括循环最高限制压力、冷凝压力、工质泵功、膨胀机功、蒸发器热负荷、冷凝器热负荷、循环净功以及循环热效率等朗肯循环性能参数。工质热力性质采用R134a的最新国际标准关联式,计算结果足够精确,在蒸发温度24.34℃、冷凝温度8.14℃,泵效率和透平效率均为1.0的工况下,与采用NIST提供的热物性数据进行循环计算结果对比表明,二者完全一致,循环热效率均为5.15%。软件可作为OTEC发电装置的热工设计参考,也可用于R134a工质的 -103.15℃~426.85℃之间的亚临界朗肯循环、跨临界朗肯循环和超临界循环等领域的应用,软件的成功开发对我国OTEC发电应用领域的发展具有相当程度的技术保障与引领作用。     

应用多工质朗肯循环提高火电厂效率

由于水蒸汽的热力性质所限制,常规火力发电厂应用的水蒸汽朗肯循环效率大大地低于同温差下的卡诺循环效率.在现代技术条件下;其效率一般在42%以下,而采用钾-联苯-水蒸汽三工质朗肯循环,或采用钾-水蒸汽二工质朗肯循环可使火电厂热效率提高到50%以上,能节约燃料35%左右,同时也大大地减轻了火力发电厂对环境的各种污染.在多工质朗肯循环中,必须根据各工质的热力学性质优化选择各工质的参数,充分发挥循环特性接近卡诺循环的作用,同时应解决好泄漏问题和选用合适的耐高温材料.在燃料价格及年运行小时较高时,多工质朗肯循环还是有较好的经济性.图3表1参9     

基于proⅡ的回热/无回热朗肯循环的流程模拟

文中介绍了有回热/无回热有机朗肯循环,并对其进行了理论分析和基于pro II软件对朗肯循环的流程模拟。并针对某化工厂80℃左右的热水,以丁烷为工质,探讨了蒸发器冷源的工质的状态为饱和态和过热态对有回热/无回热朗肯循环的膨胀机输出功和朗肯循环的循环热效率的影响。当工质的状态为饱和状态时,对有无回热的朗肯循环影响不大。但是,当工质的状态为过热态时,有回热的朗肯循环的膨胀机输出功和热循环效率比无回热的朗肯循环要大。这说明增加回热器是很有必要的,它可使能量的回收利用大大增加。     

有机朗肯循环系统损实验研究

可再生能源及余热发电是低品位能源一种高效利用模式,有机朗肯循环发电系统比水蒸气发电机组更适用于低温热源发电。设计并搭建了热源功率为100kW的导热油模拟热源的有机朗肯循环发电系统,研究冷热源参数恒定不变、膨胀机转速变化时发电系统主要设备的损失和所占比例。主要结论为:当膨胀机转速增加时,蒸发器、膨胀机和工质泵的损失增大,而冷凝器设备损失减少;定量分析膨胀机转速为3000r/min时,蒸发器损失为51.8%,占有机朗肯循环系统损失的1/2以上,工质泵损失最小,仅为1.8%。     

基于超临界CO2朗肯循环的太阳能光热发电系统分析

基于太阳能光热发电原理,提出加装回热系统的发电系统模型,结合朗肯循环,以超临界CO₂作为工质,系统分析进气温度、进气压力对发电系统效率的影响,研究回热系统的热经济性。结果表明：低压状态下进气压力对发电系统循环效率的影响较大,高压状态下进气温度对发电系统循环效率的影响较大;压力增大时,发电系统效率先增后减,温度增加时,发电系统效率保持增加;与无回热系统相比,加装回热系统能够明显提升发电系统循环效率;发电系统的不可逆损失随着压力的升高而降低,随着温度的升高而升高,为基于超临界CO₂朗肯循环的太阳能光热发电提供参考。     

车用柴油机-有机朗肯循环联合系统的设计及分析

针对一台车用柴油机全工况范围内排气能量的变化规律,设计了一套有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热回收系统,进而与车用柴油机耦合形成了车用柴油机-有机朗肯循环联合系统。ORC余热回收系统采用非共沸混合工质R416A,以高效回收柴油机的排气能量。采用螺杆膨胀机作为有机朗肯循环系统的动力输出部件,通过试验测试确定螺杆膨胀机的最优工况点(进气压力1.7MPa、膨胀比8、等熵效率0.65),进而设定有机朗肯循环系统的最优运行参数。研究结果表明:加装有机朗肯循环系统后,与原柴油机相比,车用柴油机-有机朗肯循环联合系统的输出功率最大提升了30.6kW,热效率最大提升了10.99%,余热回收效率最高可达10.61%,有效燃油消耗率最大降低了35g/(kW·h)。     

耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统性能研究

为解决液化空气储能系统(LAES)压缩热利用不完全的问题,构建了耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统(ORC-LAES)。对ORC-LAES系统建立热力学性能计算模型,在设计参数下分析压缩机出口压力、膨胀机入口压力、加压水初温、加压水流量比及膨胀机级数对ORC-LAES系统性能的影响。结果表明,当压缩机出口压力由6 MPa上升到16 MPa、加压水初温从293 K上升到323 K时,系统的循环效率、火用效率和液化率均下降;当膨胀机入口压力由8 MPa上升到18 MPa时,系统循环效率和火用效率均增加;当加压水流量比由0.51上升到0.96时,系统循环效率和火用效率先增加再减少,流量比为0.71时,系统的循环效率和火用效率达到最大;在压缩热利用上耦合有机朗肯循环要优于增加膨胀机级数;ORC-LAES系统与LAES系统相比,循环效率提高4.8%,火用效率提升5.1%。     

烟气余热驱动复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统热力学分析

文章构建了复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统模型,并利用该模型对复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统的热力学性能进行分析,得到了高温级循环质量流量、低温级循环质量流量、冷却水质量流量、高温级循环净输出功率、低温级循环净输出功率、冷却水泵功耗和系统净输出功率等随工质摩尔组分的变化规律。分析结果表明,高温级循环蒸发泡点温度和高温级蒸发器夹点位置会影响复叠式非共沸工质有机朗肯循环各项性能参数随工质摩尔组分的变化趋势,当高温级循环混合物中环戊烷的摩尔组分为0.8,低温级循环混合物中异丁烷摩尔的组分为0.1时,复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统的净输出功率达到最大值,为92.79 kW,比复叠式纯工质有机朗肯循环系统提高了3.83%。     

燃气-蒸汽联合循环的生态学优化

建立了具有热阻、热漏的定常流布雷顿一朗肯联合循环模型,分析了联合循环功率、效率和生态学指标性能,并对其进行了优化;通过数值计算分析了功率、效率和生态学之间的优化关系,并讨论了热漏对联合循环优化性能的影响.结果表明:最大生态学指标下的效率十分接近联合循环可达到的最大效率,布雷顿一朗肯循环是燃气一蒸汽联合循环的一个特例.分析研究结果为燃气一蒸汽联合循环热机的设计提供了一定的依据.     

有机郎肯循环复合系统中喷射器能量分析

有机郎肯循环利用太阳能、地热能和余热驱动,是回收余热、实现能源可持续发展的一个很好途径。有机郎肯循环可与喷射制冷循环结合,可同时提供电能和冷量。喷射器内部流体的不可逆混合引起的能量损失,是该系统最大部分的能量损失。着眼喷射器内部流场分布和机理,分析工作参数和几何参数对其性能的影响,以优化喷射器设计,减小系统能量损失,提高带有喷射器的有机郎肯循环复合系统的效率和节能潜力。结果显示,提高引射压力和出口压力会导致喷射器内部更多能量损失,制约整体系统的性能;在给定工况下,可通过钝化喷嘴内壁面、喷嘴处于最佳位置使喷射器达到最大喷射系数、最优性能,和最小的能量损失。     

内燃机缸套水余热有机朗肯循环发电系统设计与优化

以某分布式能源系统内燃机缸套水为余热为低温热源,设计了适用于该热源条件的有机朗肯循环(ORC)发电系统,使用Ebsilon软件模拟并分析了提升工质过热度对ORC系统性能、组件?效率及局部?损失率的影响,系统优化后,使系统?效率从39.50%提升至41.58%,系统净电效率从9.27%提升至9.77%。     

基于有机朗肯循环的低温余热发电系统设计与分析

设计了基于有机朗肯循环的低温余热发电系统,并对其进行详细的分析与研究。实验主要采用涡旋膨胀机与永磁同步发电机,工质采用R600a,实验分析了整个系统的运行特性和有机朗肯循环的性能,研究了永磁同步发电机转速、热源温度、工质泵频率对系统电能、质量流量、热电转换效率的影响,分析了影响有机朗肯循环系统的主要因素。通过数据分析得出低温余热发电系统的热机转换效率为7.2%、最大输出电能为440 W、发电机的最佳转速为2 150 r/min。