【摘 要】
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有机朗肯循环是大规模综合利用液化天然气LNG冷能和低温热能的有效方式。传统单级朗肯循环（RC）效率较低,为了提高系统能量利用率,本文构建了十种朗肯循环改进系统,在不同的热源温度和天然气管网压力下,对不同的系统、工质和参数进行优化。主要研究内容和结论如下:（1）构建回热RC、再热RC、再回热RC、双级并联RC、双级串联RC以及分别耦合直接膨胀循环（DEC）的十个系统。选取ethane、R32、R12
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有机朗肯循环是大规模综合利用液化天然气LNG冷能和低温热能的有效方式。传统单级朗肯循环（RC）效率较低,为了提高系统能量利用率,本文构建了十种朗肯循环改进系统,在不同的热源温度和天然气管网压力下,对不同的系统、工质和参数进行优化。主要研究内容和结论如下:（1）构建回热RC、再热RC、再回热RC、双级并联RC、双级串联RC以及分别耦合直接膨胀循环（DEC）的十个系统。选取ethane、R32、R125、propane、ammonia、R134a、R152a、isobutane八种有机工质,在不同热源温度与天然气管网压力下,使用粒子群优化算法以最大（火用）效率为目标,对蒸发温度、汽轮机入口温度、冷凝温度、LNG气化压力、回热度、再热压力比等主要参数进行优化。（2）随热源温度升高和管网压力的降低,系统（火用）效率升高。在绝大数工况下,再回热RC±DEC系统的（火用）效率总是高于其他RC系统。当热源温度为180℃管网压力为0.6MPa时,再回热RC+DEC系统取得最大（火用）效率36.15%。回热RC±DEC的（火用）效率接近甚至超过双级RC±DEC。DEC对（火用）效率提升效果随管网压力的升高而减弱,随工质常压沸点温度（NBPT）的升高而升高。（3）当热源温度和管网压力较低时,NBPT低的工质效率较高,反之当热源温度和管网压力较高时,临界温度高的工质效率较高。在含有回热器的回热RC±DEC和再回热RC±DEC中,临界温度的重要性有所减弱。在再热RC±DEC中,临界温度较为重要。对于双级串联RC±DEC,低NBPT对低温循环I更加重要,高临界温度对高温循环II更加重要。此外,干工质和等熵工质更加适合回热RC±DEC,湿工质更加适合再热RC±DEC。（4）一般情况下,最优蒸发温度随热源温度的升高而升高,最优汽轮机入口温度通常为其上限,最优冷凝温度随管网压力的升高而升高。双级串联RC±DEC系统由于其结构特殊性,低温循环的蒸发温度与汽轮机入口温度相同,都为高温循环冷凝温度减换热温差。回热度和再热压力比随不同工况和工质变化明显。热源温度较高时,等熵工质和干工质的回热度和再热压力比较高。（5）LNG输入（火用）远高于热源输入（火用）。LNG输入（火用）固定不变,热源输入（火用）随热源温度的升高而升高,LNG流出（火用）随管网压力升高而升高。冷凝器和辅助换热器的（火用）损总（火用）损中占比最高。
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