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低温热能ORC发电技术是一种新型的能量回收技术,可实现对余热能源的回收利用。
针对低温热能ORC发电系统热力循环特点,分析比较了有机郎肯循环和水蒸气循环的不同点,ORC循环和卡诺循环的不同点。通过简化条件,推导出适用于小型ORC发电系统热效率的计算公式。
根据推导的热效率理论计算公式,对于四种候选有机工质(R134a、R123、R245fa和R227ea),在给定相同的计算条件下,采用热效率的分析方法,对系统的工质进行优化选择。随后,运用CyclePad热力学计算软件对热力过程进行模拟。结果表明:R134a的热效率、净功均比其他三种工质大,是四种有机工质中最适合用于ORC系统的有机工质。模拟结果与理论计算结果一致,证明了理论计算的准确性。
用CFD对汽轮机进行模拟,对比理论计算结果,验证CFD用于ORC系统分析的可行性。
依照设计系统运行参数搭建实验台,对实验中出现的各种问题进行解决,并讨论了小型低温热能ORC发电系统的运行规律。利用CyclePad及其他制冷工质软件对实验数据分析,得出以下结论:小型ORC系统热效率随热源温度的提高而增大;质量流量从0.02kg/s变化到0.1kg/s时,工质的蒸发压力和系统热效率都随之提高,而热效率的提高不明显。