【摘 要】
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随着太阳热能研究的发展,有机朗肯循环越多越多的应用于太阳热能领域,但尚未用于低温热领域。本研究的重点是两种有机朗肯循环的热力学分析和参数研究。此外,进行火用和能量流分析以改善设计并提高能量利用率。在这项研究中,已经取得了以下成果。1)用Aspen Plus软件优化有机朗肯循环的各组分。2)用Aspen Plus v10软件对两种不同的配置(ORC和RORC)建模。两种模型在相同的边界条件下进行模拟
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随着太阳热能研究的发展,有机朗肯循环越多越多的应用于太阳热能领域,但尚未用于低温热领域。本研究的重点是两种有机朗肯循环的热力学分析和参数研究。此外,进行火用和能量流分析以改善设计并提高能量利用率。在这项研究中,已经取得了以下成果。1)用Aspen Plus软件优化有机朗肯循环的各组分。2)用Aspen Plus v10软件对两种不同的配置(ORC和RORC)建模。两种模型在相同的边界条件下进行模拟,以便对结果进行公平比较。优化两种配置的以便找出提高效率的因素和限制。。3)研究了涡轮压力比对输出功率的影响,并研究了提高冷却水温度对输出功率和系统整体效率的影响。模拟得的结果如下1)发现泵排出压力增加了有机朗肯循环的总输出。对于目前的研究,压力从5bar增加到10bar导致能量效率从6.5%增加到10%。效率的提高也是热水出口温度的函数,其也降低意味着通过增加压力可以获得更好的传热效果。2)对于相同的入口压力,RORC比ORC的性能好1.7%。结果发现,在与ORC相同的边界条件下,热水出口温度为15℃,低于ORC热水出口温度。3)涡轮机的出口压力影响有机朗肯循环的功率输出。将出口压力从2 bar降低到1.7 bar会导致功率增加1 kW至0.5 kW。但是出口压力降低值存在下限。结果发现该模型不能在1.5bar以下模拟。还观察到RORC中的最佳出口压力为1.75bar低于ORC中的最佳压力1.95bar。4)冷凝器冷却水的入口温度影响系统的性能。模拟温度从20℃升高到30℃,并且发现需要更多的热交换器面积才能在泵的入口处获得100%的液体。5)模拟分析了RORC和ORC的工作输出和输入。在ORC 1.007 kW的情况下,需要RORC0.364 kW的功率输入。结果发现,来自再生器的热量也会影响泵的功耗。该研究还阐述了涡轮压力比,传热流体温度和功率输出之间的关系。它将为有机朗肯循环的组分的设计和尺寸提供依据。在相同的边界条件下,再生有机朗肯循环比有机朗肯循环提高20.97%的能量效率。
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