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[期刊论文] 张鸣 曹泷 刘秀龙 徐进良
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CSTPCD 北大核心
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摘要:有机朗肯循环是利用低品位余热的关键技术之一,在一定程度上可有效缓解能源危机.相比于传统的纯工质,混合工质因其在换热器中具有温度滑移特性,可以更好地与热源进行耦合.因此选用混合工质可以使机组的效率得到更进一步的提升.通过采用二次迭代的方法,热源温度为120℃时,理论分析了以R245fa为参考的6种混合工质对,其混合比例对系统输出功与效率的影响.结果表明:工质吸热量一定的情况下,系统采取混合工质可以获得比纯工质更高的输出功、热效率.当吸热量为197.29 kW时,以纯R245fa为工质的系统最大输出功与热效率分别为11.98 kW与6.07%.存在最佳混合工质对R113/R245 fa(质量分数0.7∶0.3),相比于纯工质R245fa,输出功与热效率分别提高了22.87%和22.89%.同时发现,无量纲积分温差△T*与系统净输出功、热效率之间存在反比关系.当工质为R113/R245fa(质量分数0.7∶0.3)时,在最大净输出功工况下,6种混合工质对下的最小值△T*为0.233....
摘要:建立了有机朗肯循环(ORC)驱动反渗透(RO)海水淡化复合系统计算模型,以混合工质R600a/R601a为有机工质,海水淡化所用海水经过冷凝器以提高淡水产量,并对使用不同能量回收装置的ORC-RO复合系统的性能进行比较.结果表明:BASIC系统、PWT能量回收系统和PES能量回收系统R600a/R601a的最佳混合比例分别为0.7/0.3、0.8/0.2和0.9/0.1;在渤海年平均水温12℃时,BASIC系统的最大淡水产量为5.04 kg/s,采用PWT能量回收系统能使淡水产量提高38.69%,采用PES能量回收系统能使产水量提高130.36%;相同功耗下,3个系统比采用电驱动RO海水淡化的系统淡水产量分别提高80.96%、39.44%和19.57%;随着冷凝器进水温度的升高,PES系统的产水优势减弱,混合工质相比于纯工质的产水优势更加明显,可见复合系统的设计需要考虑冷凝器进水温度的影响....
[期刊论文] 曹泷 刘秀龙 张鸣 徐进良
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CSTPCD 北大核心
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摘要:受余热热源及环境温度不稳定特性的制约,有机朗肯循环(ORC)发电系统在实际应用中需要有较强的变工况能力.本文以R245fa为工质,实验研究了在不同冷热源温度时,ORC系统在相同负载容量及膨胀机转速下的变工况运行特性及各部件实际性能.实验结果表明:热源温度主要决定了膨胀机的入口温度及过热度.随着热源温度的降低,膨胀机内部泄漏量变大,其等熵效率变低,单位质量工质做功能力变差,维持膨胀机做功状态的工质质量流量增加.由于工质在蒸发器内整体吸热量变小,系统发电效率随热源温度的降低而升高.在10℃冷源温度下,热源温度从115℃下降至100℃,机组的最大发电效率从5.03%升高至5.25%.改变冷源温度,主要作用于膨胀机的进出口压力,改变了膨胀机的做功状态.降低冷源温度,膨胀机压比升高,单位质量工质做功能力变强,维持膨胀机做功状态的工质质量流量减小.但由于膨胀机过膨胀运行带来的不可逆损失增加,膨胀机的等熵效率随冷源温度降低而减小.在115℃热源温度下,冷源温度从30℃下降至10℃,系统最大发电效率从6.08%升高至7.01%....
[期刊论文] 曹泷 张鸣 刘秀龙 徐进良
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CSTPCD 北大核心
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摘要:ORC(有机朗肯循环)是实现中低温热源热功转换的关键技术.以R245fa为工质,采用单螺杆膨胀机,在120℃不稳定热源下实验研究了ORC发电系统在变负载下的动态运行特性及系统主要运行参数随波动热源的变化.实验结果表明:增大负载容量,维持膨胀机做功状态所需工质流量增加,膨胀机入口压力变大,单位工质吸热量变小,膨胀机入口温度及过热度降低.但由于系统整体吸热量变大,系统冷凝压力及冷却水入口温度就增加.系统的发电功率与效率也随负载的提升而不断增大,最大分别为4.61 kW与5.76%.受热源温度正弦波动的作用,系统主要运行参数出现不同程度的波动,冷凝压力的变化是造成系统不稳定的主要原因....
[期刊论文] 曹泷 刘秀龙 张鸣 徐进良
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CSTPCD 北大核心
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摘要:针对孤网环境下有机郎肯(ORC)系统的实际应用,以R245fa为工质,采用单螺杆膨胀机与同步发电机同轴联动,设计集成了一台10kW级的小型ORC机组,并以10.5kW的卤素灯阵作为孤网负载,就地消耗机组输出的电能.实验中在115℃热源条件下通过调整负载容量改变ORC系统的运行工况,对不同负载与膨胀机转速下ORC系统性能进行实验研究.实验数据表明:单螺杆膨胀机的性能较为优良,其等熵效率最大值为84.1%,随负载及膨胀机转速的增加而减小.工质泵的实际运行效率为8.31%~19.10%,其等熵效率随负载及转速增大而变大,最大值为73.97%.工质泵的机械效率较低,仅为19.22%~36.82%,与负载及膨胀机转速之间没有明显关系,较低的机械效率是工质泵实际运行效率偏低的主要原因.机组电功随负载及膨胀机转速的增加而增大,最大发电量与发电效率分别为5.86kW与7.38%....
摘要:针对水资源短缺及能源浪费两大问题,对有机朗肯循环(ORC)耦合反渗透(RO)海水淡化的复合系统进行优化设计,利用膨胀机驱动高压泵,海水吸收冷凝器中有机工质的热量,进而提高海水淡化的回收率.并采用热力学分析方法分析了纯工质、混合工质组分比例、海水进水温度、进水流量变化对循环性能的影响.结果表明:在系统相同吸热量、工质和海水环境温度下,以R245fa为例,经过冷凝器预热后的淡水产量比不经过冷凝器预热的淡水产量提高80%以上;混合工质由于存在温度滑移,淡水产量均大于其相应的纯工质,其中R134a/R245fa(0.5/0.5)产水量最佳,在海水温度为12℃时比R245fa提高10.01%,在18℃时比R245fa提高25.04%;在系统运行方面,当高压泵进水温度小于40℃时,海水流量取决于高压泵的功率,当海水温度超过反渗透膜的工作温度时,需要打开系统的放水阀,通过原水泵增加冷凝器的海水流量,多余的水由放水阀排出,此时混合工质相对于纯工质的产水优势更为明显....
摘要:在给定热源条件下,探讨有机朗肯循环(ORC)膨胀机入口过热度对膨胀机性能和ORC系统性能的影响。建立了带前置泵的ORC实验系统,采用涡旋式膨胀机,R123为工质,在140℃热源下进行实验。通过改变膨胀机转矩调节系统蒸发压力,从而实现对膨胀机入口过热度的调节。实验获得最大膨胀机轴功和膨胀机实际运行效率分别为2.35kW和59.7%;ORC系统净输出功、热效率和?效率分别为1.75kW、5.3%和21.8%。分析表明,随着膨胀机入口过热度递减,膨胀机机械效率递增,膨胀机等熵效率递减,膨胀机轴功和实际运行效率呈先增后减的变化趋势。膨胀机入口过热度为20℃左右时,有最大膨胀机轴功、最大系统净输出功、最高系统热效率和最高系统?效率。此外,过热度影响系统的损失分布,随着膨胀机入口过热度减小,膨胀机?损呈先增后减变化。...
[硕士论文] 刘秀龙
动力工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
摘要:有机朗肯循环(ORC)驱动反渗透(RO)海水淡化能够解决水资源短缺及能源浪费两大问题。本文针对ORC-RO复合系统进行了实验研究以及理论研究。
  在实验方面,首先设计并搭建了5kW ORC集成机组,提出孤网运行的监控系统及方法,在非稳定热源和冷源波动下,自动控制系统具有良好的自适应性,能够在给定用电负荷时自动调节运行工况,实现膨胀机的输出功率与转速快速跟踪负载的变化,此外当ORC设备以及自动调节系统出现故障时,系统能够自动采取措施保护运行设备不受破坏。随后本文设计并搭建了ORC-RO复合实验系统,提出复合系统的启停策略,研究了高压泵出口压力、高压泵转速对复合系统产水特性的影响,在非稳定热源的驱动下,复合系统能够较稳定的产水,且水质能满足要求,为深入探讨海水淡化技术的应用奠定了重要的实验基础。
  在理论方面,首先建立了ORC-RO的复合系统计算模型,海水进入冷凝器冷却从膨胀机出来的有机工质,并吸收有机工质的热量,进而提高海水淡化的回收率。分析了混合工质组分比例、海水进水温度、进水流量变化对循环性能的影响。结果表明:以R245fa为例,经过冷凝器预热后的淡水产量比不经过冷凝器预热的淡水产量提高80%以上;由于混合工质存在温度滑移,淡水产量均大于其相应的纯工质,其中R134a/R245fa(0.5/0.5)产水量最大;在系统运行方面,当高压泵进水温度小于40℃时,海水流量取决于高压泵的功率,当海水温度超过反渗透膜的工作温度时,需要打开系统的放水阀,通过原水泵增加冷凝器的海水流量,此时混合工质相对于纯工质的产水优势更为明显。随后本文以R600a/R601a为有机工质,对ORC-RO不同能量回收方式进行了比较。结果表明,无能量回收系统、PWT能量回收系统、PES能量回收系统的R600a的最佳质量分数分别为0.7、0.8、0.9;在年平均水温为12℃时,BASIC系统的最大淡水产量为5.04kg/s,采用PWT能量回收方式可以提高38.69%,PES系统可以提高130.36%。相同功耗下,三个系统比常规电驱动海水淡化淡水产量分别提高80.96%、39.44%、19.57%。
[专利] 实用新型 CN201620794799.0
华北电力大学 河北省电力勘测设计研究院 2017-01-04
摘要:本实用新型涉及一种基于燃气??ORC联合推动的水电冷联产分布式能量系统。包括燃气发电系统、蒸汽压缩制冷循环系统和反渗透海水淡化系统,以蒸汽压缩制冷循环系统的冷量降低燃气发电系统的空气进气温度,海水作为冷源进入蒸汽压缩制冷循环系统的冷凝器,同时被预热。进一步地,将高压有机朗肯循环系统和/或低压有机朗肯循环系统耦合到分布式能量系统中,燃气发电系统利用低压有机朗肯循环系统中的低温工质实现中间冷却,低温工质利用低温余热驱动低压膨胀机,带动螺杆压缩机实现制冷;高压有机朗肯循环系统利用中低温余热驱动高压膨胀机,带动高压泵进行海水淡化;海水则作为冷源依次经过三个冷凝器,同时被预热,提高海水淡化回收率。
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