一種耦合跨臨界與亞臨界有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能分析.pdf

1、在能源消耗日益嚴重的今天，回收余熱資源成為了緩解能源危機的一個有效途徑。有機朗肯循環(huán)（organic Rankinecycle，ORC）技術(shù)能將低品位余熱轉(zhuǎn)化為高品位的電能輸出，其結(jié)構(gòu)簡單、靈活性高、運行費用低、余熱回收率高，近年來，ORC技術(shù)已成為余熱回收利用領域研究的熱點。
　　為了提高回收煙氣余熱的ORC系統(tǒng)效率，本文構(gòu)建了一種耦合跨臨界與亞臨界ORC系統(tǒng)。基于熱力學基本定律和熱經(jīng)濟學理論，對耦合ORC系統(tǒng)進行了詳細的性能分

2、析，同時，對比了耦合ORC系統(tǒng)與單級跨臨界ORC系統(tǒng)的性能，并探討了工質(zhì)臨界溫度及工質(zhì)組合對耦合ORC系統(tǒng)性能的影響。研究結(jié)果表明：
　?、匐S著煙氣進口溫度的增加，耦合ORC系統(tǒng)熱力學性能及熱經(jīng)濟性能均得到改善；隨著煙氣出口溫度的增加，耦合ORC系統(tǒng)凈輸出功率減少，而熱效率則增加，其?效率先略微減少、后增加，發(fā)電成本、動態(tài)投資回收年限及靜態(tài)投資回收年限先略微增加、后減??；隨著余熱換熱器出口煙氣溫度的增加，耦合ORC系統(tǒng)的熱力學性能

3、下降，而熱經(jīng)濟性能得到提高。
　?、谝患壟蛎洐C進口壓力的升高會使耦合ORC系統(tǒng)凈輸出功率、熱效率及?效率均升高，而熱經(jīng)濟性下降，即系統(tǒng)的發(fā)電成本、動態(tài)投資回收年限及靜態(tài)投資回收年限均增加。
　?、垭S著中間換熱器節(jié)點溫差的增加，耦合ORC系統(tǒng)凈輸出功率、熱效率及?效率均降低，而系統(tǒng)發(fā)電成本及投資回收年限先快速減少、后略微增加。中間換熱器節(jié)點溫差存在臨界值，當節(jié)點溫差小于該臨界值時，耦合ORC系統(tǒng)的熱力學性能優(yōu)于單級跨臨界ORC

4、系統(tǒng)，臨界值變化范圍為（0~20）℃。此外，存在最佳中間換熱器節(jié)點溫差使得系統(tǒng)熱經(jīng)濟性能最好，該最佳值變化范圍為（7~9）℃。
　?、茉谟嬎惴秶鷥?nèi)，工質(zhì)臨界溫度大于150℃時，耦合ORC系統(tǒng)性能較好，同時，耦合ORC系統(tǒng)中工質(zhì)為等熵工質(zhì)時的系統(tǒng)性能優(yōu)于為干工質(zhì)時系統(tǒng)性能，即等熵工質(zhì)對系統(tǒng)性能的提高有積極作用。工質(zhì)組合為R123/R141b時，耦合ORC系統(tǒng)具有最優(yōu)熱力學性能，工質(zhì)組合為R123/n-hexane時，耦合ORC系統(tǒng)具