【摘 要】
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目前世界能源形势紧张,将低温热源与有机朗肯循环结合在一起的新型发电技术具有结构简单、成本低、绿色环保等优点,发展前景十分广阔。本文针对基于低温热源的有机朗肯循环发电系统展开研究,对优化能源结构具有重要意义。首先,对有机朗肯循环的原理进行了理论分析,结合有机工质的分类和选择原则从众多有机工质中筛选出七种干工质作为本文的研究对象。通过Matlab和REFPROP软件分析了蒸发温度、冷凝温度、过热度和进
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目前世界能源形势紧张,将低温热源与有机朗肯循环结合在一起的新型发电技术具有结构简单、成本低、绿色环保等优点,发展前景十分广阔。本文针对基于低温热源的有机朗肯循环发电系统展开研究,对优化能源结构具有重要意义。首先,对有机朗肯循环的原理进行了理论分析,结合有机工质的分类和选择原则从众多有机工质中筛选出七种干工质作为本文的研究对象。通过Matlab和REFPROP软件分析了蒸发温度、冷凝温度、过热度和进口压力对系统循环热效率、输出净功、总不可逆损失以及循环(火用)效率的影响,得到了工作性能最佳的工质以及各运行参数对系统运行性能的影响规律。其次,对适用于有机朗肯循环系统的向心膨胀机进行了设计与建模。理论分析了膨胀机的工作原理,结合轮周效率对膨胀机设计的可变参数进行了分析和选择。对膨胀机进行了气动性设计,得到了膨胀机的主要热力参数和结构参数,并利用参数化建模软件BladeGen建立了导叶和动叶的三维模型。然后对向心膨胀机内部流场做了仿真分析。结合工质流体的控制方程选择了湍流模型,对导叶和动叶进行了网格划分,为了提高仿真分析结果的精度,对局部网格做了加密处理,保证第一层网格处于粘性底层。对边界条件和求解器进行了设定,利用ANSYS CFX对膨胀机流场特性进行了仿真分析,结果表明膨胀机性能符合设计要求;导叶内部流场比较顺畅,压力和速度变化均匀,动叶内部流场相对比较复杂,存在一定流动损失。为了改善膨胀机的工作性能,对膨胀机进行了参数影响分析,分析了动叶出口叶高、子午面流道宽度、入口压力和入口温度对膨胀机工作性能的影响。最后,对75kW ORC发电系统进行了设计。构建了发电系统的整体设计方案,然后对其循环流程进行了设计,主要有加热系统部分、工质循环部分、冷却部分以及旁路减压部分。对发电系统运行过程中的主要参数进行了计算,并结合计算结果完成了发电系统主要设备的选型工作。
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