非共沸工质有机朗肯循环特性及蒸发过程传热传质研究

《非共沸工质有机朗肯循环特性及蒸发过程传热传质研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、＠矣津乂蓉ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第－所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５＇’：巧？ｖ车＾．ｒ，ｍｉＬ：＇＇种？，乂呼＾．？１＃？．－—？．１±学位论文ｊｙ—级学科动力工程及工程热物理：学科专业：热能工程作者姓名鲍军江：指导教师：赵力教授天津大学研究生院２０１５年５月车１今，：．Ｉ１亢半姑Ｖ马．人：连ｉ．独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研巧成果，论，除了文中特别加

2、Ｗ标注和致谢么处外文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。之：：年争月曰学位论文作者签名參红《聲＾签字曰期７５学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可１＾入有关数据库进行检、将学位论文的全部或部分内容编、■，并采用影印汇编資供查阔和借阅。同意学校索、缩印或扫描等复制手段保存向園家有关部口

3、或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）：？名学位论文作者签２导师签名據六冬爹口〇作年ｊｒ签：式日签：字日期去月字日期）年日＾月天津大学博士学位论文非共沸工质有机朗肯循环特性及蒸发过程传热传质研究ResearchonCharacteristicofOrganicRankineCycle(ORC)andheatandmasstransferintheevaporationprocessusingzeotropicmixtures一级学科：动力工程及工程热物理学科专业：热能工程作者

4、姓名：鲍军江指导教师：赵力教授天津大学环境科学与工程学院二零一五年五月摘要有机朗肯循环由于其具有结构简单、维护方便等优点，近些年在中低温能源利用领域被广泛研究。由于大部分热源都是变温热源，同时，非共沸工质具有温度滑移和组份迁移的特性，因此，相比于纯工质有机朗肯循环，非共沸工质有机朗肯循环具有显著的优势和特性。一方面，太阳能、余热等热源本身具有热源温度不稳定的特性；另一方面，冷却流体的温度会发生季节性变化。因此，对于一个非共沸工质有机朗肯循环大部分情形是在偏离设计工况下运行的。同时，非共沸工质在热力学循环中还具有组份迁移的特性，

5、变化的冷热源工况条件必然会对非共沸工质有机朗肯循环的循环组份产生影响。在变化的冷热源工况条件下，非共沸工质有机朗肯循环特性及蒸发过程传热传质特性是本文主要的研究内容。针对有限热容的变温热源与冷源，首先通过热力学推导，得到了以Jacob数（蒸发显热与蒸发潜热之比）和REC（热力学平均蒸发温度与冷凝温度之比）为主，预测非共沸工质有机朗肯循环系统性能（热效率、净输出功和可用能效率）的理论公式。在此基础上，讨论了热源进口温度、冷却水进口温度、冷却水温升等冷热源温度条件对非共沸工质有机朗肯循环最佳组份的影响规律。结果发现，随着热源进口温

6、度的升高，存在一个热源进口温度，使得纯工质的系统性能比非共沸工质的要高。当冷却水温升小于工质的温度滑移时，二者相等时存在输出功的局部最大值；当冷却水温升大于工质的温度滑移时，温度滑移最大时存在输出功的最大值。自主建立了水平管非共沸工质流动沸腾换热实验台，对异丁烷、戊烷及其混合物展开蒸发压力、质量流速、进口干度对换热性能影响的实验研究，同时比较了它们的换热性能，并对不同的换热关联式进行了评估。结果发现，在相同的工况下，当干度低于0.2时，正戊烷的换热系数高于异丁烷。而干度高于0.2时，异丁烷的换热性能要远高于正戊烷。对于纯工质来

7、说，LiuandWinterton关联式和GungerandWinterton关联式能够很好地预测其换热系数；对于非共沸工质来说，Jung关联式能够很好地预测其换热系数。基于前面的换热关联式，通过非共沸有机朗肯循环各个部件模型的建立，考虑了两相区的相积存情况，以异丁烷和戊烷作为研究对象，考察了组份迁移对非共沸有机朗肯循环的影响。明确了相变换热器内沿程组份随干度变化的情况，同时讨论了充灌量和充灌组份对非共沸工质有机朗肯循环的循环组份及系统性能的影响规律。结果发现，组份迁移对非共沸有机朗肯循环系统的系统性能具有显著影响，会导致实际

8、的膨胀机输出功有所降低，泵耗功有所升高，净输出功减少，热效率降低。对前面的实验台进行了一定的改造，以异丁烷和戊烷作为研究对象，开展关键系统参数（热源进口温度、热源水流量、工质流量、冷却水温度，蒸发器换热器长度）对系统组份迁移影响的实验研究。同时通过实验验证循环浓度对充灌量和充