發(fā)布時(shí)間：2018-01-27 04:52

  本文關(guān)鍵詞： 有機(jī)朗肯循環(huán) 混合工質(zhì)泄漏 環(huán)境火用成本 經(jīng)濟(jì)性 補(bǔ)液　出處：《重慶大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle,ORC)由于設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)在低品位能源利用方面獲得迅速發(fā)展,是目前低品位能源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)研究的重點(diǎn)。利用非共沸混合工質(zhì)的 溫度滑移‖優(yōu)勢(shì),能實(shí)現(xiàn)工質(zhì)在換熱設(shè)備中與冷熱源進(jìn)行較好地溫度匹配,從而減少換熱器中由傳熱溫差引起的不可逆損失。但有機(jī)工質(zhì)具有一定的全球變暖潛值、臭氧層損害潛值等環(huán)境影響,在HVAC(采暖空調(diào))領(lǐng)域,有機(jī)工質(zhì)泄漏引起的工質(zhì)組分以及循環(huán)性能的變化已受到普遍關(guān)注和研究,由于ORC采用同類(lèi)有機(jī)工質(zhì),因此工質(zhì)泄漏對(duì)循環(huán)性能乃至環(huán)境的影響值得重視和加以研究。本文采用二元非共沸混合物R245fa/R601a和R114/R123為循環(huán)工質(zhì),對(duì)ORC系統(tǒng)蒸發(fā)器、冷凝器不同部位、泄漏率為0~30%的泄漏影響進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上建立了考慮泄漏工質(zhì)環(huán)境影響的系統(tǒng)火用平衡模型,用環(huán)境火用成本對(duì)混合工質(zhì)泄漏造成的環(huán)境影響進(jìn)行量化分析,并對(duì)ORC系統(tǒng)平準(zhǔn)化能量產(chǎn)出成本(Levelized Energy Cost,LEC)的評(píng)估方法提出修正,最后,根據(jù)二元非共沸混合工質(zhì)ORC的實(shí)際生產(chǎn)需要,提出補(bǔ)液配比方案。主要結(jié)論如下:(1)非共沸混合工質(zhì)泄漏將引起ORC運(yùn)行工質(zhì)配比變化,從而導(dǎo)致ORC系統(tǒng)性能偏離設(shè)計(jì)值。發(fā)生汽相泄漏時(shí),高沸點(diǎn)組分比例增加,而發(fā)生液相泄漏時(shí),低沸點(diǎn)組分比例增加。汽相泄漏引起的工質(zhì)配比變化率比液相泄漏的大。(2)非共沸混合工質(zhì)泄漏對(duì)ORC系統(tǒng)性能有較大影響。用綜合環(huán)境影響火用效率評(píng)價(jià)ORC系統(tǒng)熱力學(xué)性能,泄漏率為10%時(shí),以R245fa/R601a(0.6/0.4)為循環(huán)工質(zhì)的火用效率減小3.9%,以R114/R123(0.8/0.2)為工質(zhì)的火用效率減小30%。靠近冷凝器出口的汽相泄漏對(duì)ORC系統(tǒng)性能影響最大。(3)考慮混合工質(zhì)泄漏對(duì)ORC發(fā)電成本有較大的影響。當(dāng)泄漏率為10%時(shí),以R245fa/R601a(0.6/0.4)為循環(huán)工質(zhì)的ORC系統(tǒng),考慮泄漏環(huán)境影響的LEC值比不考慮泄漏時(shí)增大10.4%(汽相泄漏)和8.3%(液相泄漏),以R114/R123(0.8/0.2)為循環(huán)工質(zhì)時(shí),考慮泄漏環(huán)境影響的LEC比不考慮泄漏時(shí)增加89.8%(汽相泄漏)和81.6%(液相泄漏)。(4)對(duì)發(fā)生混合工質(zhì)泄漏之后的ORC系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)液時(shí),需要根據(jù)泄漏后的工質(zhì)配比計(jì)算補(bǔ)液配比。以R245fa/R601a(0.6/0.4)為例,當(dāng)泄漏率為10%,對(duì)系統(tǒng)性能影響較大的四種泄漏發(fā)生后的補(bǔ)液配比應(yīng)為0.38/0.62、0.35/0.65、0.64/0.36和0.66/0.34,不能簡(jiǎn)單地按照原配比0.6/0.4進(jìn)行充注。
[Abstract]:Organic Rankine cycle ORC (Organic Rankine cycle ORC) has been developed rapidly in recent years because of its simple equipment and convenient operation. It is the focus of the research on the technology of low grade energy development and utilization at present. By using the advantage of non-azeotropic mixture of working fluids, it can achieve a better temperature matching between refrigerant and heat source in heat exchange equipment. In order to reduce the irreversible loss caused by the heat transfer temperature difference in the heat exchanger, but the organic working fluid has some environmental effects, such as global warming potential, ozone layer damage potential, in the field of HVAC (heating air conditioning). The changes of the components and cyclic properties of organic refrigerants caused by leakage of organic working fluids have been widely concerned and studied, because of the use of similar organic working fluids in ORC. Therefore, the effects of working fluid leakage on cycling performance and environment should be paid attention to and studied. In this paper, binary non-azeotropic mixtures R245fa / R601a and R114 / R123 are used as circulating working fluids. Based on the analysis of leakage effect of different parts of ORC system evaporator and condenser with leakage rate of 0 ~ 30%, a system exergy balance model considering the environmental impact of leakage working fluid is established. Environmental exergy cost is used to quantitatively analyze the environmental impact caused by the leakage of mixed working fluid, and to equalize the energy output cost of ORC system to the level Energy Cost. Finally, according to the actual production needs of binary non-azeotropic mixture ORC. The main conclusion is as follows: 1) the leakage of non-azeotropic mixture will cause the change of the working fluid ratio of ORC, which will cause the performance of ORC system to deviate from the design value. When the vapor phase leakage occurs, the performance of the ORC system will deviate from the design value. The ratio of high boiling point component increases, but the liquid phase leakage occurs. The ratio of low boiling point component increased. The change rate of working medium ratio caused by vapor phase leakage was larger than that of liquid phase leakage. The leakage of non-azeotropic mixture has great influence on the performance of ORC system. The thermodynamic performance of ORC system is evaluated by comprehensive environment influence exergy efficiency. When the leakage rate is 10, the exergy efficiency of R245faR / R601a0. 6 / 0. 4) as the circulating working medium is reduced by 3.9%. The exergy efficiency of R114 / R1230.8 / 0.2) was reduced by 30%. The vapor phase leakage near the condenser outlet had the greatest effect on the performance of ORC system. Considering the leakage of mixed working fluid has a great influence on the cost of ORC power generation. When the leakage rate is 10. A ORC system with R245FAR / R601a / 0.6 / 0.4) as the circulating working medium. The LEC value considering the environmental effects of leakage increases by 10.4 (vapor phase leakage) and 8.3 (liquid phase leakage) than when leakage is not considered. When R114 / R123N / 0.8 / 0.2) is used as a circulating working medium. LEC with environmental effects of leakage increased 89.8% and 81.6% respectively (liquid phase leakage) and 81.6% (liquid phase leakage) than when leakage was not considered. The rehydration of the ORC system after the leakage of the mixed working fluid is carried out. It is necessary to calculate the rehydration ratio according to the working fluid ratio after leakage. Take R 245fa / R 601a 0. 6 / 0. 4) as an example, when the leakage rate is 10%. The rehydration ratios of the four kinds of leakage which have a great influence on the system performance should be 0.38 / 0.62U / 0.35 / 0.65N / 0.64 / 0.36 and 0.66 / 0.34 respectively. It can not simply be filled with the original ratio of 0.6 / 0.4.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK115

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本文編號(hào)：1467621