本文關(guān)鍵詞：中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的性能優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國(guó)中低品位余熱資源普遍存在且數(shù)量巨大,如果充分利用這部分資源,將有助于優(yōu)化我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),提高我國(guó)總體能源利用效率。有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic Ranking Cycle, ORC)是一種新型余熱利用技術(shù),可用于各種類型中低品位余熱的利用,具有效率高、投資少、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),在中低品位余熱資源利用過(guò)程中起到重要作用。本文將圍繞中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)進(jìn)行理論研究,并開展相關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建工作,主要的研究工作如下：基于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律,在MATLAB環(huán)境下,建立中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)組件模型與評(píng)價(jià)模型,提出該系統(tǒng)有機(jī)工質(zhì)的選取原則,探討有機(jī)工質(zhì)的干濕特性。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)中低溫?zé)嵩捶纸M對(duì)比11種有機(jī)工質(zhì)的熱力學(xué)性能。通過(guò)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),在低溫和中溫?zé)嵩礂l件下,工質(zhì)R245fa和工質(zhì)R113的熱力學(xué)性能優(yōu)于其他有機(jī)工質(zhì)。此外,在該系統(tǒng)模型下,針對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵工作參數(shù),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行敏感性分析。分析結(jié)果表明：蒸發(fā)溫度、過(guò)熱度和冷凝溫度對(duì)提高系統(tǒng)性能的影響比較大,而過(guò)冷度的影響不大。開展中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的優(yōu)化研究。采用遺傳算法在MATLAB環(huán)境下編制計(jì)算程序,對(duì)ORC系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,得出系統(tǒng)在循環(huán)過(guò)程中的最佳工作參數(shù)組合和對(duì)應(yīng)的最大熱效率。同時(shí),從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面綜合考慮,構(gòu)建系統(tǒng)性能的多目標(biāo)優(yōu)化模型,利用NSGA-Ⅱ算法實(shí)現(xiàn)對(duì)ORC系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化,獲得Pareto最優(yōu)解集,并采用理想點(diǎn)輔助法選取優(yōu)化最佳解。此外,從ORC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā),對(duì)比分析有回?zé)酧RC系統(tǒng)和無(wú)回?zé)酧RC系統(tǒng),認(rèn)為增加回?zé)崞餮b置對(duì)提高系統(tǒng)熱力性能是有利的。在國(guó)內(nèi)成功搭建熱源溫度范圍為80℃～400℃的多工質(zhì)ORC實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上,對(duì)系統(tǒng)主要設(shè)備進(jìn)行選型與設(shè)計(jì)計(jì)算,并建立實(shí)驗(yàn)平臺(tái)參數(shù)測(cè)量與控制系統(tǒng),完成中低溫余熱利用ORC實(shí)驗(yàn)平臺(tái)整體的構(gòu)建。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由工質(zhì)循環(huán)回路、熱源回路以及冷源回路三個(gè)部分組成,可用于多種工質(zhì)的實(shí)驗(yàn)研究,以中低溫?zé)煔庾鳛闊嵩?以常溫冷卻水作為冷源,并采用一體化設(shè)計(jì)的渦輪膨脹機(jī)。
【關(guān)鍵詞】：中低溫余熱利用 有機(jī)朗肯循環(huán) 工質(zhì)選擇 敏感性分析 性能優(yōu)化 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK115
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的應(yīng)用11-14
• 1.2.2 有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)的研究14-15
• 1.2.3 有機(jī)朗肯循環(huán)的性能優(yōu)化15-16
• 1.2.4 有機(jī)朗肯循環(huán)的實(shí)驗(yàn)研究16-17
• 1.3 課題主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)介紹及其模型18-28
• 2.1 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)介紹18-19
• 2.1.1 ORC系統(tǒng)的工作原理18-19
• 2.1.2 ORC系統(tǒng)的主要特點(diǎn)19
• 2.2 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)熱力模型的建立19-27
• 2.2.1 ORC系統(tǒng)組件模型的建立19-25
• 2.2.2 ORC系統(tǒng)的性能評(píng)價(jià)模型25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的熱力分析28-42
• 3.1 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)工質(zhì)分析28-32
• 3.1.1 有機(jī)工質(zhì)介紹28-29
• 3.1.2 有機(jī)工質(zhì)的干濕性29-30
• 3.1.3 有機(jī)工質(zhì)的選取原則30
• 3.1.4 有機(jī)工質(zhì)的熱力分析30-32
• 3.2 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)敏感性分析32-40
• 3.2.1 蒸發(fā)溫度對(duì)ORC系統(tǒng)性能的影響33-35
• 3.2.2 過(guò)熱度對(duì)ORC系統(tǒng)性能的影響35-37
• 3.2.3 冷凝溫度對(duì)ORC系統(tǒng)性能的影響37-39
• 3.2.4 過(guò)冷度對(duì)ORC系統(tǒng)性能的影響39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-42
• 第4章 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的性能優(yōu)化研究42-56
• 4.1 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化42-46
• 4.1.1 參數(shù)優(yōu)化方法簡(jiǎn)介42-43
• 4.1.2 參數(shù)優(yōu)化方法基本流程43-45
• 4.1.3 參數(shù)優(yōu)化結(jié)果分析45-46
• 4.2 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化46-51
• 4.2.1 多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的描述47
• 4.2.2 多目標(biāo)優(yōu)化方法介紹47-49
• 4.2.3 多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果分析49-51
• 4.3 中低溫余熱利用ORC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化51-54
• 4.3.1 回?zé)嵝蚈RC系統(tǒng)熱力模型的建立51-53
• 4.3.2 回?zé)嵝蚈RC系統(tǒng)的熱力分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第5章 中低溫余熱利用ORC實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建56-71
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案56-58
• 5.2 系統(tǒng)主要設(shè)備選型與計(jì)算58-67
• 5.2.1 熱源部分58-61
• 5.2.2 蒸發(fā)器61-63
• 5.2.3 冷凝器63-64
• 5.2.4 膨脹機(jī)及發(fā)電設(shè)備64-66
• 5.2.5 工質(zhì)泵及變頻器66-67
• 5.3 系統(tǒng)參數(shù)測(cè)量與控制67-70
• 5.3.1 溫度參數(shù)測(cè)量67-68
• 5.3.2 壓力參數(shù)測(cè)量68
• 5.3.3 流量參數(shù)測(cè)量68-69
• 5.3.4 轉(zhuǎn)速參數(shù)測(cè)量69
• 5.3.5 電參數(shù)測(cè)量69-70
• 5.3.6 控制平臺(tái)70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 第6章 結(jié)論與展望71-74
• 6.1 結(jié)論71-73
• 6.2 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果80-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)的性能優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：386480