低品位熱能驅(qū)動的熱電聯(lián)產(chǎn)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化與評價.pdf

1、以有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle，ORC)為基礎(chǔ)的熱電聯(lián)合(Combined Heating and Power, CHP)能源利用技術(shù)是一項(xiàng)近年來快速發(fā)展的能源綜合利用技術(shù)。生活社區(qū)或商業(yè)建筑中使用以太陽能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能等低品位熱能為驅(qū)動能的小型CHP-ORC系統(tǒng)同時為用戶提供熱能和電能的能源解決方案，可以提高能量利用率。CHP-ORC能源利用方式可以有效降低煤炭、石油等一次能源使用，并減少溫室氣體排放。

2、從而CHP-ORC系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性等方面比傳統(tǒng)能源利用方式有更大的優(yōu)勢。
　　本文的主要工作著眼于由低品位熱能驅(qū)動的小型建筑用CHP-ORC系統(tǒng)。分別對背壓式、外置熱泵式和內(nèi)置熱泵式三種CHP-ORC系統(tǒng)進(jìn)行能效和熱經(jīng)濟(jì)分析研究。采用能效分析方法對這三種CHP-ORC系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和評價。得出這三種CHP-ORC系統(tǒng)隨蒸發(fā)溫度變化下的能效指標(biāo)。
　　對ORC系統(tǒng)的工質(zhì)選擇和最佳充液量進(jìn)行分析研究。對適應(yīng)于ORC系統(tǒng)的工

3、質(zhì)選擇指標(biāo)進(jìn)行評價。分別從工質(zhì)的工作效率、安全性和環(huán)保性對工質(zhì)的選取進(jìn)行了分析。在系統(tǒng)最佳充液量的問題中，提出了一個簡化的充液模型并依此簡化模型搭建系統(tǒng)充液試驗(yàn)臺。將充液模型的計算結(jié)果與充液實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，得出在該模型下的ORC系統(tǒng)的最佳充液范圍。
　　本文根據(jù)低品位熱能的利用特點(diǎn)，提出以系統(tǒng)的單位凈輸出功率下的傳熱面積(Area Power Ratio，APR)，以及系統(tǒng)的單位凈輸出功率對應(yīng)的汽輪機(jī)中工質(zhì)的體積流量(Volum

4、e Power Ratio，VPR)為系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。以板式換熱器為例，對ORC系統(tǒng)中的換熱部件進(jìn)行計算分析。得出在APR和VPR參數(shù)為指導(dǎo)下蒸發(fā)器優(yōu)化指標(biāo)（最佳夾點(diǎn)溫差、過熱度和蒸發(fā)溫度）。
　　最后使用多層次．熵值法的綜合評價方法對ORC系統(tǒng)進(jìn)行分析優(yōu)化。采用綜合評價方法將之前給出的能效評價指標(biāo)和熱經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)綜合起來。先對普通ORC系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度進(jìn)行優(yōu)化分析，得到在熱源溫度為95℃下以R245fa為工質(zhì)的簡單ORC系