论文部分内容阅读
能源问题作为近年来全球人类发展面临的巨大问题之一。工业生产中大量中低温余热的排放,不仅浪费了能源,也对环境造成了热污染,因此合理回收利用余热意义重大。有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)是回收低温余热的有效途径。作为ORC系统中的关键部件,蒸发器的性能对整个系统有很大的影响,而蒸发器的夹点温差作为重要的参数,成为研究有机朗肯循环系统的又一方向。本文通过模拟分析和实验研究,对ORC系统中的蒸发器夹点温差进行优化,主要的研究内容和结果如下:(1)用Aspen Plus对同一热源温度(120℃),不同工质(R245fa、R1234ze、R1234yf、R134a、R600a和R227ea)的ORC系统进行模拟研究,主要分析蒸发器夹点温差对净输出功率、?效率、热效率和综合评价指标F(X)等的影响。模拟结果表明:随着蒸发器夹点温差的增大,系统净输出功率、?效率和热效率均降低,而F(X)的值先降低后升高;以F(X)值为评价指标,六种工质均存在最优蒸发器夹点温差ΔT,使系统性能最佳;工质R134a、R1234yf、R1234ze、R600a、R245fa和R227ea对应的最优夹点温差分别为15、12、9、15、15、9℃;六种工质中R245fa的F(X)值最小,性能最佳。(2)以R245fa为工质,分别从工质质量流量和蒸发温度两个角度研究不同热源温度下(105～165℃)蒸发器夹点温差对ORC系统性能的影响。其中确定蒸发器的夹点温差范围为3～30℃。结果表明:净输出功率、?效率和热效率均随蒸发器夹点温差的增大而减小;蒸发温度和工质质量流量优化蒸发器夹点温差结果存在差异;从蒸发温度角度分析,热源温度为165℃时,F(X)的值最小,最优蒸发器夹点温差为15℃;从工质流量角度分析时此范围不存在最优夹点温差。(3)选取最优工质R245fa,通过调节系统的工质流量、热源流量、冷却水流量,实验研究热源温度120℃下蒸发器夹点温差对ORC系统性能的影响。实验结果表明:工质流量越大,热源流量越小,冷却水流量越大,蒸发器夹点温差越小。随着工质流量的增大,净输出功率、热效率和?效率均增大;同一工质流量下,净输出功率、热效率和?效率随夹点温差的增大而减小。随着热源流量的增大,净输出功率、热效率和?效率先增大后减小,在热源流量为4 m~3/h时达到最大值;同一热源流量下,净输出功率、热效率和?效率均随夹点温差的增大而减小。随着冷却水流量的增大,净输出功率、热效率和?效率均增大;同一冷却水流量下,随着夹点温差的增大,净输出功率、热效率和?效率先增大后减小。