基于有机介质的低质余热发电热力系统及高效换热研究
有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)是利用低品质热能的有效方式，与常规水工质热力系统相比，在循环上限温度较低的情况下有更高的循环效率。有机朗肯循环流体采用低沸点有机工质，无水处理系统，可不设过热器，因此结构简单、体积小，在低品质余热发电领域有很好的应用前景。本文基于有机朗肯循环技术针对300℃以下的低质余热资源开展基于有机朗肯循环余热发电系统及其蒸发器、换热器的理论研究和设计。
对100℃、200℃、300℃余热资源动力回收系统进行工质选择。基于热力系统对水、氨等湿流体和戊烷、苯等干流体进行定性和定量分析，比较了各流体影响余热利用和设备制造的参数，建立了有机朗肯循环经典系统，在优先考虑余热回收效率的情况下，选择膨胀比、循环压力等参数，针对不同温度的余热选择适合的工质。
设计和优化了热力循环系统。基于优选工质和参考工质在不同温度余热的下的循环性能，进行变参数运算得到最佳参数。研究结果表明，对于热载体封闭循环的中低温余热资源，采用汽机排汽回热器可以提高循环效率和余热回收效率，但是无法提高相同热载体流量下的热力系统输出功，回收开放式中低温热载体热能则无需回热器;蒸汽适当过热可以提高余热回收效率，但是效果不理想;采用湿饱和蒸汽进入螺杆机做功能够显著提高循环性能;采用双工质复合循环能够提高高温(300℃)余热回收效率，而且便于热力设备的制造。
设计了高效蒸发器和两相换热器。采用降膜蒸发和高效导热热管技术设计了高效蒸发器和中间换热器，通过计算分析认为热管式降膜蒸发器与火管式相比其性能显著;热管式两相换热器与管壳式相比，在热管性能优良时有较大优势。
有机朗肯循环;低质余热发电;热力系统;换热器;循环性能
华北水利水电大学
硕士
流体机械及工程
王为术
2013
中文
TM617;TK172
92
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）