三压力氨水吸收式动力循环的热力性能研究

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1、博士学位论文隶南y大·嘤万方数据三压力氨水吸收式动力循环的热力性能研究本论文获江苏省省级科技创新与成果转化(重大科技支撑与自主创新)专项引导资金(BY2011155)资助万方数据STUDYONTHERMALPERFORMANCESOFTRI．PRESSUREAMMONIA．Ⅵ乙觚ERABSoRPTIONPoWERCYCLEADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityfortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYHUAJunyeSupervis

2、edbybupervlsed19yCHENYapingSchoolofEnergyandEnvironmentSoutheastUniversityJuly2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：笙盈!

3、±日期：2ohlI东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：峰／丑6口．}导师签名：研究生签名：-t．：I．导师签名：日期：2ohlI．I万方数据摘要三压力氨水吸收式动力循

4、环的热力性能研究三压力氨水吸收式动力循环是一种适用于中低温余热驱动的发电循环，是在Kalina循环的基础上提出的改进方案，具有适合的余热温度范围较宽、循环回热流程更加合理、效率较高、可变浓度调节等特点。本文采用理论分析与数值模拟研究相结合的方式，就三压力氨水吸收式动力循环的热力性能，从以下几个方面开展了创新性研究：对一种根据Kalina循环改进的适用于中低温热源驱动的氨水吸收式动力循环进行了热力学分析计算。首先采用Schulz方程与PR方程分区域进行了氨水混合工质热状态参数计算，并得到较高精度的计算结果。在氨水工质状态参数

5、计算的基础上，采用热效率、动力回收效率以及火用效率为系统评价指标，分别从热力学第一定律以及热力学第二定律的角度完成了对整个循环的热力学分析，得到循环过程各个状态点的状态参数，分析了浓度、温度、循环倍率等重要参数对循环热力性能的影响，以寻求循环高效经济运行的最佳参数设置。在蒸发温度300℃，冷却水温度25℃，循环倍率5．5的工况下，系统热效率卵th、动力回收效率叩。及火用效率印。x分别可达17．86％、15．87％和51．17％。通过对循环各个关键参数的优化分析，发现循环倍率对系统热力性能的影响不大；氨水工质的工作浓度对系统

6、压力影响较大，需要根据透平背压为正压或透平进口压力适当的条件进行选择；而氨水工质的工作浓度和基本浓度存在最佳匹配对，基本浓度高于最佳值则循环效率降低，反之则回热解吸过程不能满足要求。此外，与传统纯水工质动力循环进行对比，分析了氨水混合工质作为动力工质的优势。通过用本文所采用的计算模型对现有文献试验数据的校核计算结果对比表明，计算模型与参考文献所给出的各状态参数值吻合良好，其循环热效率指标的相对误差在6．06％左右，表明计算模型的方法可靠。对氨水吸收式动力循环的关键部件进行了热力学及传热分析，并提出相应优化的方向或途径。根据

7、热力学第二定律火用分析原理对氨水吸收式动力循环的关键部件进行分析，发现循环最大的不可逆损失在于蒸发器。在热源进口温度300。C，冷却水温度25℃的算例工况下蒸发器火用损失份额可达39．44％，其中低于热源排放温度以下的火用损占蒸发器火用损的16．4％，而蒸发器火用效率为76．8％。对蒸发过程中的过冷、沸腾以及过热三个换热阶段，将蒸发器分为三段虚拟的换热器，内部不可逆损失可根据温度曲线分析。研究结果表明整个蒸发过程中过冷段开始点(即蒸发器进口点)与过热段开始点(即沸腾段结束点)熵增率最大。对冷凝吸收过程，由于其传热传质机理较

8、为复杂，采用先混合后冷却的简化模型进行分析。在相同冷热源条件下对比并分析采用纯水工质与氨水混合工质的透平膨胀过程。变浓度调节功率方式是氨水动力循环所特有的一种调节方式，以工质浓度的变化来万方数据摘要实现相同热源温度下的进汽压力变化，可以在透平前节流阀全开时调整透平的质量流量，从而可在避免节流损失的情况下