地?zé)崮苡袡C朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)運行參數(shù)的分析及仿真

【摘要】：能源是社會發(fā)展的動力源泉。目前,我國是世界的能源消費大國,但是常規(guī)能源的儲量滿足不了長遠的需求量,為了實現(xiàn)資源、環(huán)境與社會的可持續(xù)發(fā)展,清潔、可再生能源的開發(fā)利用是未來的最終目標(biāo)。近些年來,各國家已經(jīng)推出了加大新能源利用的政策,與此同時我國在“十二五‘規(guī)劃中明確規(guī)定鼓勵開發(fā)利用新能源。我國的地?zé)豳Y源比較豐富,占全球地?zé)豳Y源的8%左右,地?zé)岚l(fā)電設(shè)備簡單投資小運行穩(wěn)定,其中有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycla,ORC)發(fā)電技術(shù)是回收低品位熱源的一種有效方式,目前已得到了廣泛的應(yīng)用。在熟悉中低溫發(fā)電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,對利用地?zé)崴Y源的ORC發(fā)電系統(tǒng)進行了深入研究,通過對工質(zhì)的篩選、循環(huán)參數(shù)的分析,對系統(tǒng)實際運行的某一工況進行仿真來預(yù)測其它運行工況,以便對設(shè)計以及運行工況提出指導(dǎo)或調(diào)整。為了方便系統(tǒng)的運行調(diào)控,編寫了系統(tǒng)設(shè)計和仿真的GUI用戶界面?；诠べ|(zhì)的環(huán)保原則,本文選取了19種零ODP和低GWP的HFCs和HCs類工質(zhì),分別以循環(huán)凈輸出功和循環(huán)熱效率最大為篩選標(biāo)準(zhǔn),分析了其中6種干工質(zhì)和6種等熵工質(zhì)對應(yīng)的發(fā)電性能。綜合循環(huán)凈輸出功和循環(huán)熱效率,認為HFC245fa比較適合于作為該有機朗肯發(fā)電循環(huán)的優(yōu)選工質(zhì)。對地?zé)崴?qū)動的ORC發(fā)電循環(huán)在變熱源流量、變熱源溫度、變冷卻水流量和變冷卻水溫度4種工況下,分析了循環(huán)性能及循環(huán)參數(shù)隨蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、過熱度(過冷度)及窄點溫差的變化規(guī)律,為系統(tǒng)設(shè)計和變工況下調(diào)整系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)提供參考,并得到具有參考價值的結(jié)論:(1)提高熱水的流量和溫度,可使循環(huán)凈輸出功增大,同時4個參數(shù)的變化都引起了循環(huán)輸出功的變化;而循環(huán)熱效率變化不明顯,但是隨著蒸發(fā)溫度的升高而增大,隨著冷凝溫度的上升而降低。(2)提高冷卻水流量,可增大循環(huán)凈輸出功,循環(huán)熱效率幾乎不受影響,而是隨著蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的上升而明顯增大,隨過冷度的增加有小幅降低。(3)降低冷卻水的溫度,可以使得循環(huán)凈輸出功增大,而循環(huán)熱效率變化亦不明顯,循環(huán)熱效率的提高主要取決于循環(huán)內(nèi)部參數(shù)蒸發(fā)壓力和冷凝壓力的變化。最后采用matlab軟件編程并結(jié)合物性計算軟件,對實際ORC發(fā)電系統(tǒng)進行仿真,并將500W ORC發(fā)電系統(tǒng)的仿真結(jié)果和實驗結(jié)果進行了對比,驗證結(jié)果在20%以內(nèi)。在此基礎(chǔ)上,建立了一個有別于500W試驗系統(tǒng)組成的500k W ORC發(fā)電系統(tǒng)的仿真;為了方便用戶操作和直觀地看到運行結(jié)果,建立了ORC發(fā)電系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計用戶界面和實際ORC發(fā)電系統(tǒng)的用戶仿真界面。 【關(guān)鍵詞】：ORC循環(huán) 系統(tǒng)仿真 地?zé)岚l(fā)電 工質(zhì)篩選
【學(xué)位授予單位】：天津商業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM616
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題背景9-11
• 1.2 利用地?zé)岚l(fā)電的意義11
• 1.3 中低溫發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 有機朗肯循環(huán)的研究11-13
• 1.3.2 循環(huán)工質(zhì)的研究13-14
• 1.3.3 ORC系統(tǒng)仿真的研究14-15
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第二章ORC發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)篩選17-24
• 2.1 ORC發(fā)電的基本原理17-18
• 2.2 循環(huán)工質(zhì)的篩選18-22
• 2.2.1 工質(zhì)篩選的原則18-19
• 2.2.2 工質(zhì)篩選的方法19-20
• 2.2.3 工質(zhì)的篩選結(jié)果20-22
• 2.3 窄點溫差定義及意義22
• 2.4 小結(jié)22-24
• 第三章 地?zé)崮躉RC發(fā)電系統(tǒng)變工況計算分析24-48
• 3.1 熱源流量變化工況24-30
• 3.1.1 變熱源流量下蒸發(fā)溫度的影響24-26
• 3.1.2 變熱源流量下冷凝溫度的影響26-27
• 3.1.3 變熱源流量下過熱度的影響27-29
• 3.1.4 變熱源流量下蒸發(fā)器內(nèi)窄點溫差的影響29-30
• 3.2 熱源溫度變化工況30-36
• 3.2.1 變熱源溫度下蒸發(fā)溫度的影響30-32
• 3.2.2 變熱源溫度下冷凝溫度的影響32-33
• 3.2.3 變熱源溫度下過熱度的影響33-34
• 3.2.4 變熱源溫度下窄點溫差的影響34-36
• 3.3 冷源流量變化工況36-42
• 3.3.1 變冷源流量下蒸發(fā)溫度的影響36-37
• 3.3.2 變冷源流量下冷凝溫度的影響37-39
• 3.3.3 變冷源流量下過冷度的影響39-40
• 3.3.4 變冷源流量下冷凝器內(nèi)窄點溫差的影響40-42
• 3.4 冷源溫度變化工況42-45
• 3.4.1 變冷源溫度下蒸發(fā)溫度的影響42
• 3.4.2 變冷源溫度下冷凝溫度的影響42-43
• 3.4.3 變冷源溫度下過冷度的影響43-44
• 3.4.4 變冷源溫度下冷凝器內(nèi)窄點溫差44-45
• 3.5 小結(jié)45-48
• 第四章 地?zé)崮躉RC發(fā)電系統(tǒng)仿真48-60
• 4.1 ORC系統(tǒng)數(shù)學(xué)仿真模型48-51
• 4.2 500W ORC系統(tǒng)仿真51-53
• 4.2.1 500W ORC系統(tǒng)的設(shè)備介紹51-52
• 4.2.2 500W ORC系統(tǒng)的仿真與試驗對比52-53
• 4.3 500kW ORC系統(tǒng)仿真53-55
• 4.3.1 500kW ORC系統(tǒng)的設(shè)備介紹53-54
• 4.3.2 500kW ORC發(fā)電系統(tǒng)仿真工況及結(jié)果54-55
• 4.4 GUI用戶界面介紹55-59
• 4.4.1 ORC系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計GUI界面55-58
• 4.4.2 500kW ORC系統(tǒng)仿真GUI界面58-59
• 4.5 小結(jié)59-60
• 第五章 結(jié)論與展望60-63
• 5.1 結(jié)論60-62
• 5.2 創(chuàng)新點62
• 5.3 展望及建議62-63
• 參考文獻63-68
• 發(fā)表論文及參加科研情況說明68-69
• 致謝69-70

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