基于太陽能的有機(jī)朗肯循環(huán)低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的研究

【摘要】：有機(jī)朗肯循環(huán)(organic Rankine cycle, ORC)是利用低沸點(diǎn)的有機(jī)物作為工質(zhì)推動透平做功,產(chǎn)生電能。有機(jī)朗肯循環(huán)可利用的低品位能源包括：太陽能、地?zé)崮?、海洋溫差、工業(yè)余熱以及生物質(zhì)能等。本文使用太陽能作為熱源,建立了有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的熱力模型,研究有機(jī)朗肯循環(huán)低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的熱力性能。研究表明,工質(zhì)是影響有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的重要因素之一。通過綜合考慮各種因索,本文選取R600,R600a,R245fa,R236fa,R236ea,R601,R601a,RC318,R227ea九種工質(zhì)作為候選工質(zhì),根據(jù)熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律,對不同工質(zhì)應(yīng)用于基于太陽能的有機(jī)朗肯循環(huán)低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的性能進(jìn)行計(jì)算,并從蒸發(fā)壓力、熱效率、膨脹比、功比、不可逆損失、(?)效率等方面進(jìn)行了分析和比較。從熱力學(xué)第一定律分析來看,隨著蒸發(fā)溫度的升高,工質(zhì)的蒸發(fā)壓力、熱效率隨之升高,有機(jī)朗肯循環(huán)的功比和汽耗率隨之減小,就熱力學(xué)第二定律而言,系統(tǒng)的火用效率隨著蒸發(fā)溫度的升高先升高后減小,具有一個(gè)最大的(?)效率值,系統(tǒng)的總不可逆損失隨著蒸發(fā)溫度的升高先減小后升高,存在一個(gè)最小的系統(tǒng)總不可逆損失值。綜合考慮得出R245fa相比起其它工質(zhì),更適用于基于太陽能的有機(jī)朗肯循環(huán)低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)。 影響有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的主要參數(shù)是汽輪機(jī)的進(jìn)口壓力和進(jìn)口溫度,對這兩個(gè)熱力參數(shù)對系統(tǒng)的影響進(jìn)行了熱力分析和計(jì)算,主要是對系統(tǒng)熱效率、凈輸出功量、系統(tǒng)總不可逆損失以及對各個(gè)熱力設(shè)備不可逆損失的影響,通過分析發(fā)現(xiàn),存在一個(gè)最優(yōu)的進(jìn)口壓力和進(jìn)口溫度值,使得有機(jī)朗肯循環(huán)低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)總不可逆損失最小,本文采用遺傳算法在matlab的界面上進(jìn)行編程計(jì)算,對系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,通過選擇、交叉以及變異等遺傳操作,得出了九種工質(zhì)的最佳進(jìn)口壓力和進(jìn)口溫度值,并且根據(jù)優(yōu)化結(jié)果,計(jì)算出了在系統(tǒng)總不可逆損失最小的情況下,有機(jī)朗肯循環(huán)低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的各個(gè)詳細(xì)熱力性能參數(shù)。 【關(guān)鍵詞】：有機(jī)朗肯循環(huán) 太陽能 循環(huán)工質(zhì) 遺傳算法
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM615;TP18
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 本課題研究背景9-10
• 1.2 低溫?zé)岚l(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 太陽能低溫有機(jī)朗肯循環(huán)熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.4 本文的主要內(nèi)容12-13
• 第2章 有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)的選擇13-30
• 2.1 有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)13-16
• 2.1.1 有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)簡介13-14
• 2.1.2 有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)14-15
• 2.1.3 有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)15-16
• 2.2 基于太陽能的有機(jī)朗肯循環(huán)低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)概況16-17
• 2.3 有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)的選擇17-20
• 2.3.1 有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)的選擇原則17-19
• 2.3.2 候選工質(zhì)的提出19-20
• 2.4 理論循環(huán)工況的分析20-22
• 2.4.1 設(shè)定理論循環(huán)工況20
• 2.4.2 理論循環(huán)的基本方程20-22
• 2.5 候選工質(zhì)理論循環(huán)計(jì)算結(jié)果及分析22-29
• 2.5.1 基于熱力學(xué)第一定律的分析22-26
• 2.5.2 基于熱力學(xué)第二定律的分析26-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的計(jì)算與分析30-38
• 3.1 影響有機(jī)朗肯循環(huán)的因素30
• 3.2 進(jìn)口壓力對有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的影響30-33
• 3.2.1 對系統(tǒng)熱效率的影響30-31
• 3.2.2 對系統(tǒng)凈功量的影響31-32
• 3.2.3 對系統(tǒng)總不可逆損失的影響32
• 3.2.4 對系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備不可逆損失的影響32-33
• 3.3 進(jìn)口溫度對有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的影響33-37
• 3.3.1 對系統(tǒng)熱效率的影響34
• 3.3.2 對系統(tǒng)凈功量的影響34-35
• 3.3.3 對系統(tǒng)總不可逆損失的影響35-36
• 3.3.4 對系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備不可逆損失的影響36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 基于遺傳算法的參數(shù)優(yōu)化38-53
• 4.1 遺傳算法的概要38-40
• 4.1.1 基本遺傳算法的描述38-39
• 4.1.2 遺傳算法的特點(diǎn)39-40
• 4.2 遺傳算法的適應(yīng)皮函數(shù)40-42
• 4.2.1 幾種常見的適應(yīng)度函數(shù)40-41
• 4.2.2 適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì)41-42
• 4.3 遺傳算法的遺傳操作42-44
• 4.3.1 選擇42
• 4.3.2 交叉42-43
• 4.3.3 變異43-44
• 4.4 遺傳算法的關(guān)鍵參數(shù)44-45
• 4.5 遺傳算法的基本步驟45-46
• 4.6 太陽能低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化46-52
• 4.6.1 本系統(tǒng)的求解方法46-48
• 4.6.2 參數(shù)優(yōu)化的結(jié)果及分析48-50
• 4.6.3 不同工質(zhì)的系統(tǒng)最佳工況循環(huán)參數(shù)50-52
• 4.7 本章小結(jié)52-53
• 第5章 結(jié)論與展望53-55
• 5.1 結(jié)論53-54
• 5.2 展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況59-60
• 致謝60

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清華同方研制成功低溫?zé)岜弥醒肟照{(diào)    記者 齊頌

九江石化實(shí)現(xiàn)低溫?zé)峋C合利用    記者 袁新文通訊員 曾天舒

空調(diào)能源用空氣    秦林

清華同方開發(fā)低溫?zé)岜眉夹g(shù)    記者　徐可

PP-B/PP-R管材在低溫?zé)崴匕宀膳到y(tǒng)中的應(yīng)用    萊楓

基于朗肯循環(huán)的發(fā)動機(jī)廢熱回收理論與試驗(yàn)研究    馮黎明

低溫發(fā)電有機(jī)朗肯循環(huán)優(yōu)化及輻流式汽輪機(jī)性能研究    潘利生

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低品位熱能有機(jī)物朗肯動力循環(huán)機(jī)理研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證    顧偉

太陽能有機(jī)朗肯循環(huán)中低溫?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的數(shù)值優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究    李晶

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