orc低温余热发电系统的能效分析

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1、学校代码10459学号或申请号201212232623密级都说I灰^硕士学位论文ORC低温余热发电系统的能效分析作者姓名：李明辉导师姓名：魏新利教4受张军教授学科门类：工学专业名称：化工过程机械培养院系：化工与能源学院完成时间：2015年3月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterEnergyEfficiencyAnalysisofOrganicRankineCycleSystemforLow-temperatureWas

2、teHeatPowerGenerationByMinghuiLiSupervisor:Prof.XinliWeiJunZhangChemicalProcessMachinerySchoolofChemicalEngineeringandEnergyMarch,2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研宄作出重要贡献的个人和集体，均己在文中

3、以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：日期：2015年05月30曰学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署

4、名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者剜孩日期：2015年05月30日^J^摘要摘要有机朗肯循环系统采用低沸点有机工质，将低品位热能转化为高品质电能，具有结构紧凑、维护方便、负荷适应性好等优势。本课题对100~130℃的低温余热发电系统进行了能效分析和实验测试研究，并对优化方案进行了模拟分析，主要研究内容如下：（1）基于热力学第一、第二定律，采用火用平衡方法，对ORC余热发电系统及设备建立了能效分析模型，用流程模拟软件Aspen7.3模拟分析了工况参数对系统性能的影响，

5、得出环境温度、蒸发温度、膨胀机等熵效率是系统性能提高的有利因素，过冷度及冷凝温度的升高对系统性能的提高是不利因素，过热度对系统性能的影响不大。（2）设计搭建了以自主研发的向心透平为膨胀机，R123为工质，导热油为热源的ORC低温余热发电实验台。对主要设备进行实验测试和分析，结果表明：向心透平入口温度升高，其转速、输出功率、等熵效率及不可逆损失均增大；蒸发器导热油侧入口温度升高，其换热量、热效率、火用效率均增大，不可逆损失降低，蒸发压力升高，换热量增大，不可逆损失降低，热效率和火用效率增大，且蒸发

6、器是循环系统中火用损失最大的设备；随冷凝压力升高，冷凝器火用损失增大，火用效率降低，不可逆损失仅次于蒸发器；液压隔膜泵总体性能良好，无泄漏，火用损小，适合低温余热发电系统。（3）对系统实验测试研究得到：导热油入口温度升高，系统总不可逆损失降低，输出功率、热效率、火用效率均增大；蒸发压力增大，总不可逆损失降低，蒸发器、冷凝器的传热温差火用损失、向心透平泄漏损失为系统总损失主要部分。（4）在实验研究基础上提出了乏汽回热、抽气回热及再热循环三种结构优化方案，并建立了热力学分析模型，利用流程模拟软件As

7、penPlus对三种复杂的循环进行模拟与分析，得到：热源温度不变，蒸发温度88℃，乏汽回热、抽气回热及再热系统的热效率和火用效率比基本ORC系统分别高约3.64%和9.11%、2.83%和3.66%、3.17%和2.08%，所以乏汽回热系统性能最优，为最佳优化方案。关键词：有机朗肯循环低温余热发电向心透平火用效率性能分析实验研究流程模拟IAbstractAbstractOrganicRankineCyclecanconvertlow-gradeheatintohigh-gradeelectric

8、ity,withusinglowboilingpointorganicsastheworkingfluid.Ithasadvantagesofcompactstructure,easymaintenanceandgoodloadadaptabilityetc.Inthispaper,experimentaltestresearchandenergyefficiencyanalysisontheself-designedOrganicRankineCyclewasteheatpowergenera