發(fā)布時(shí)間：2020-06-20 23:52

【摘要】：有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)是一種具有廣闊前景的熱-功轉(zhuǎn)化技術(shù),其小型化是發(fā)展趨勢,但工質(zhì)泵耗功大導(dǎo)致系統(tǒng)效率低,成為制約ORC小型化的重要問題。氣-液噴射器是一種流體裝置,在不消耗機(jī)械功的情況下,使用高壓氣體引射低壓液體,并將出口液體提升至比高壓氣體的壓力更高。因此,將氣-液噴射器應(yīng)用于有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)系統(tǒng),可為小型ORC系統(tǒng)解決工質(zhì)泵耗功大、系統(tǒng)效率低等問題提供解決思路。本文圍繞氣-液噴射器工作特性和氣-液噴射式有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能,從四個(gè)方面展開研究:首先,構(gòu)建了一種新型氣-液噴射式有機(jī)朗肯循環(huán)(EORC),在常規(guī)ORC的基礎(chǔ)上,增加了氣-液噴射器和第二級(jí)蒸發(fā)器。與常規(guī)ORC和回?zé)崾絿娚溆袡C(jī)朗肯循環(huán)(RORC)進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明,設(shè)定工況下,EORC的性能比常規(guī)ORC性能要好,而在較低的工質(zhì)泵等熵效率或較高的蒸發(fā)器溫度下,EORC的性能要優(yōu)于RORC。其次,提出了兩種氣-液噴射器數(shù)學(xué)模型:一種是用于根據(jù)給定進(jìn)口條件和參數(shù)來設(shè)計(jì)噴射器,另一種是用于計(jì)算噴射器變工況運(yùn)行的性能和特點(diǎn)。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)最大誤差為8.9%。再次,對(duì)比了不同工質(zhì)在氣-液噴射器的性能,研究了重要參數(shù)對(duì)氣-液噴射器的影響。在設(shè)定的基準(zhǔn)工況下,R365mfc的噴射系數(shù)可達(dá)6.5,且升壓比最大,其次是R1336mzz(Z)、R245ca、R1233zd(E)、R245fa和R236ea。引射流體過冷度的增加以及噴射系數(shù)、面積比和進(jìn)口壓力的降低導(dǎo)致升壓比增加;工作流體進(jìn)口過熱度的影響不大;氣-液噴射器內(nèi)部壓力和溫度受引射流體的影響較大。最后,建立了EORC系統(tǒng)的熱力學(xué)分析模型,對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)在給定工況下,一級(jí)蒸發(fā)器溫度、其夾點(diǎn)溫差和工質(zhì)泵耗功由噴射器的性能決定,而噴射器性能與噴射系數(shù)、面積比、冷凝器夾點(diǎn)溫差和升壓比息息相關(guān)。膨脹機(jī)是?損最大的部件,然后是噴射器、一級(jí)蒸發(fā)器、二級(jí)蒸發(fā)器、泵和冷凝器。一級(jí)蒸發(fā)器的溫度升高導(dǎo)致系統(tǒng)總?損增加,而冷凝器溫度具有相反的效果。通過對(duì)氣-液噴射器和EORC工作特點(diǎn)和運(yùn)行規(guī)律的研究,既拓展了氣-液噴射器的應(yīng)用,又為氣-液噴射器與ORC的結(jié)合奠定基礎(chǔ),對(duì)推進(jìn)小型ORC的發(fā)展有重要的實(shí)際意義。
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK115
【圖文】：

流體進(jìn)入擴(kuò)散室回復(fù)壓力，在出口處得到壓力高于進(jìn)口高壓氣體的冷凝液體（f點(diǎn)），如圖 1-2（c）和（d）所示。其實(shí)質(zhì)是利用高溫氣體凝結(jié)釋放的潛熱轉(zhuǎn)化為壓能，能夠不消耗機(jī)械功，提高出口流體的壓力至高于兩個(gè)入口處的壓力。利用此運(yùn)輸和升壓特點(diǎn)，將氣-液噴射器與 ORC 系統(tǒng)結(jié)合，可為小型 ORC 系統(tǒng)解決其工質(zhì)泵耗功大、效率低的問題提供思路，對(duì)提高 ORC 系統(tǒng)性能及競爭力具有重要意義，又可拓寬氣-液噴射器的應(yīng)用領(lǐng)域。（a） （b）

（c）機(jī)朗肯循環(huán)（RORC）和噴射式超臨界有機(jī)朗肯循環(huán) T-s 圖；（c） 噴射式超臨界有機(jī)erative organic Rankine cycle (RORC) and s vapor-liquid ejector; (b) A regenerative Orgaitical organic Rankine cycle with vapor-liqui

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