本文關(guān)鍵詞：基于混合工質(zhì)的低品位熱能發(fā)電系統(tǒng)性能實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：有機(jī)工質(zhì)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle,ORC)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、效率較高、環(huán)境友好,成為利用低品位熱能的最佳選擇之一。目前相關(guān)研究主要針對純工質(zhì),對二元非共沸混合工質(zhì)的研究非常少。為探究混合工質(zhì)應(yīng)用于低品位熱能發(fā)電系統(tǒng)的循環(huán)性能,本文針對混合工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了計(jì)算分析與實(shí)驗(yàn)研究:(1)首先對混合工質(zhì)組元進(jìn)行篩選與組合,計(jì)算多種熱源條件下基本循環(huán)與回?zé)嵫h(huán)的系統(tǒng)性能,并對混合工質(zhì)與純工質(zhì)的循環(huán)性能進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)對較大溫度滑移的冷凝過程放熱量進(jìn)行充分回收后,混合工質(zhì)的循環(huán)性能優(yōu)于組元純工質(zhì);(2)搭建混合工質(zhì)發(fā)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),采用質(zhì)量比為1.0:0.0(R601a)、0.8:0.2(M1)、0.6:0.4(M2)和0.4:0.6(M3)的混合工質(zhì)R601a/R600a進(jìn)行發(fā)電實(shí)驗(yàn),并說明混合工質(zhì)的制備方法與實(shí)驗(yàn)操作流程;(3)實(shí)驗(yàn)得出熱源溫度變化直接影響發(fā)電系統(tǒng)性能;系統(tǒng)性能參數(shù)隨熱源溫度下降而下降,并存在轉(zhuǎn)變點(diǎn),轉(zhuǎn)變點(diǎn)前后性能參數(shù)的變化率不同,混合工質(zhì)轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度低于純工質(zhì),對熱源溫度變化的適應(yīng)性更強(qiáng);熱源溫度較低時混合工質(zhì)循環(huán)性能優(yōu)于純工質(zhì);同時不同熱源溫度下均存在最佳工質(zhì)流量使得發(fā)電功率最大,工作蒸汽過熱度可以表明熱源溫度與工質(zhì)流量的匹配程度;(4)冷凝溫度較低時循環(huán)性能較好;溫度滑移較大時混合工質(zhì)循環(huán)性能較差;因冷凝相變過程平穩(wěn),混合工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程比純工質(zhì)穩(wěn)定,基本循環(huán)下混合工質(zhì)循環(huán)性能稍弱于純工質(zhì);(5)實(shí)驗(yàn)還得出了發(fā)電系統(tǒng)最佳負(fù)載特性規(guī)律。不同熱源溫度與不同工質(zhì)流量下均存在最佳負(fù)載電阻值使得發(fā)電系統(tǒng)性能最優(yōu),同時使得渦旋膨脹機(jī)工作在最佳狀態(tài),較高熱源溫度對應(yīng)較大最佳負(fù)載;(6)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了混合工質(zhì)R601a/R600a應(yīng)用于低品位熱能發(fā)電系統(tǒng)的可行性。三組混合工質(zhì)中M1循環(huán)性能最優(yōu),熱源溫度≤140℃時實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)最大凈發(fā)電功率與比發(fā)電功率分別為0.753kW與23.12kJ/kg,最高熱效率與發(fā)電效率分別為4.58%和3.51%。
【關(guān)鍵詞】：低品位熱能 混合工質(zhì) 發(fā)電系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)研究 性能分析
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM61
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 有機(jī)工質(zhì)發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 有機(jī)工質(zhì)研究與熱力循環(huán)優(yōu)化11
• 1.2.2 膨脹機(jī)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 有機(jī)工質(zhì)發(fā)電技術(shù)應(yīng)用12
• 1.3 有機(jī)混合工質(zhì)發(fā)電技術(shù)研究方向12-16
• 1.3.1 純工質(zhì)與混合工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)性能比較13
• 1.3.2 混合工質(zhì)組元比例對系統(tǒng)性能影響13-14
• 1.3.3 混合工質(zhì)非等溫相變換熱特性14-16
• 1.4 本文研究內(nèi)容與目標(biāo)16-17
• 第二章 有機(jī)混合工質(zhì)發(fā)電循環(huán)性能計(jì)算17-39
• 2.1 有機(jī)混合工質(zhì)發(fā)電循環(huán)工作原理與熱力模型17-20
• 2.1.1 發(fā)電循環(huán)組成與工作原理17-18
• 2.1.2 發(fā)電循環(huán)熱力模型18-20
• 2.2 混合工質(zhì)組元篩選與組合20-27
• 2.2.1 組元篩選原則與結(jié)果20-21
• 2.2.2 混合工質(zhì)組合與分析21-27
• 2.3 有機(jī)混合工質(zhì)發(fā)電循環(huán)性能計(jì)算27-37
• 2.3.1 計(jì)算初始參數(shù)與計(jì)算方法27
• 2.3.2 發(fā)電循環(huán)性能計(jì)算結(jié)果分析27-30
• 2.3.3 熱源溫度恒定時計(jì)算結(jié)果分析30-33
• 2.3.4 熱源溫降穩(wěn)定時計(jì)算結(jié)果分析33-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第三章 混合工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置39-51
• 3.1 發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置及主要部件39-47
• 3.1.1 發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置總體介紹39-40
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)裝置主要部件40-45
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測試設(shè)備45-47
• 3.2 實(shí)驗(yàn)混合工質(zhì)選擇與制備47-49
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)混合工質(zhì)選擇47-48
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)混合工質(zhì)制備48-49
• 3.3 發(fā)電實(shí)驗(yàn)操作流程49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 冷熱源溫度對發(fā)電系統(tǒng)影響實(shí)驗(yàn)分析51-73
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性能評價與數(shù)據(jù)處理方法51
• 4.2 熱源溫度對發(fā)電系統(tǒng)影響實(shí)驗(yàn)分析51-62
• 4.2.1 熱源溫度變化發(fā)電實(shí)驗(yàn)51-52
• 4.2.2 熱源溫度對系統(tǒng)性能影響52-59
• 4.2.3 熱源溫度與工質(zhì)流量匹配關(guān)系59-62
• 4.3 冷凝溫度對發(fā)電系統(tǒng)影響實(shí)驗(yàn)分析62-71
• 4.3.1 多冷凝工況發(fā)電實(shí)驗(yàn)62-63
• 4.3.2 冷凝溫度對工質(zhì)蒸發(fā)過程影響63-66
• 4.3.3 冷凝溫度對發(fā)電系統(tǒng)性能影響66-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第五章 發(fā)電系統(tǒng)最佳負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)分析73-85
• 5.1 發(fā)電系統(tǒng)變負(fù)載發(fā)電實(shí)驗(yàn)73
• 5.2 永磁發(fā)電機(jī)負(fù)載變化運(yùn)行特性73-76
• 5.3 負(fù)載電阻變化對渦旋膨脹機(jī)運(yùn)行影響76-79
• 5.3.1 渦旋膨脹機(jī)膨脹比與轉(zhuǎn)速的關(guān)系76-78
• 5.3.2 渦旋膨脹機(jī)焓降與理想輸出功78-79
• 5.4 發(fā)電系統(tǒng)最佳負(fù)載特性分析79-84
• 5.4.1 最佳負(fù)載電阻特性79-81
• 5.4.2 熱源溫度對最佳負(fù)載電阻值的影響81-84
• 5.5 本章小結(jié)84-85
• 第六章 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 總結(jié)85
• 6.2 展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-92
• 致謝92-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果93-95

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