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喷射式有机朗肯循环的热力学分析

作　者: 胡晓辰
导　师: 李新国
学　校: 天津大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 有机朗肯循环(ORC) 喷射式有机朗肯循环(EORC) 双级膨胀朗肯循环(DORC) 系统效率最大净输出功
分类号: TB611
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

中低温热源的有机朗肯循环(ORC),由于发电能力低、效率低限制了其推广应用。为此,本文提出喷射式有机朗肯循环(EORC)和双级膨胀朗肯循环(DORC)。其中,EORC包括:采用蒸汽引射的喷射式有机朗肯循环(VEORC)和采用液体引射的喷射式有机朗肯循环(LEORC)。将喷射器应用于有机朗肯循环,通过降低膨胀机的背压来提高系统的做功能力,以提高中低温热源的发电能力。论文针对这四种循环开展热力学的分析。选取热源温度60~100℃,以系统最大净输出功为主要目标,并兼顾系统效率,对ORC和VEORC的循环性能进行热力学分析,优选出代表性的四种工质:R227ea、R245fa、R134a和R123。对混合工质进行筛选与初步研究,得到N1/N4按50%/50%组分作为混合工质,在ORC和VEORC中,其循环净输出功和系统效率均高于R227ea。研究EORC中喷射器的引射系数对循环性能的影响。95℃热源下,选用工质R245fa,得到:VEORC达到最大净输出功时,喷射器引射系数为1.9;引射系数0.3时,LEORC系统循环性能较优。热源60~100℃范围内,以达到最大净输出功,对上述四种循环的性能进行分析比较;并以95℃为典型热源,对四种循环的净输出功和效率进行分析计算,得到LEORC循环性能优于其它三种循环。建立实验台,进行ORC和VEORC的实验研究。得到VEORC的系统输出功和做功效率高于ORC,体现了喷射式有机朗肯循环的优势。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-16
  1.1 课题研究背景与意义  7-11
    1.1.1 中低温余热资源  7-9
    1.1.2 中低温热源发电  9-11
  1.2 有机朗肯循环（ORC）研究现状与进展  11-14
    1.2.1 国外研究现状与进展  12-13
    1.2.2 国内研究现状与进展  13-14
  1.3 课题主要研究内容  14-16
第二章有机朗肯循环（ORC）理论研究  16-29
  2.1 ORC循环理论  16-18
  2.2 纯工质选择  18-26
  2.3 ORC混合工质研究  26-28
  2.4 小结  28-29
第三章喷射式有机朗肯循环（EORC）理论研究  29-45
  3.1 VEORC理论研究  29-42
    3.1.1 VEORC循环原理与性能  29-31
    3.1.2 VEORC循环性能分析  31-34
    3.1.3 VEORC混合工质研究  34-35
    3.1.4 引射系数对VEORC循环性能的影响  35-39
    3.1.5 引射效率对VEORC循环性能的影响  39-42
  3.2 LEORC理论研究  42-44
    3.2.1 LEORC循环原理  42
    3.2.2 LEORC循环性能分析  42-44
  3.3 小结  44-45
第四章 ORC、EORC及DORC循环性能比较  45-52
  4.1 DORC循环原理  45-46
  4.2 不同热源各循环的比较  46-49
  4.3 95℃热源各循环的比较  49-51
  4.4 小结  51-52
第五章 ORC与VEORC实验研究  52-56
  5.1 VEORC系统实验台  52-54
    5.1.1 实验台简介  52-53
    5.1.2 VEORC流程  53-54
  5.2 VEORC与ORC实验结果与分析  54-55
  5.3 小结  55-56
第六章结论与建议  56-57
  6.1 结论  56
  6.2 建议  56-57
参考文献  57-60
发表论文和科研情况说明  60-61
致谢  61

喷射式有机朗肯循环的热力学分析

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