地热能有机朗肯循环发电系统运行参数的分析及仿真

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1、密级:学校代码：10069类型：应用基础研究学号：Y20120154TIANJINUNIVERSITYOFCOMMERCE硕士学位论文地热能有机朗肯循环发电系统运行参数的分析及仿真TheAnalysisofOperatingParameterandSystemSimulationofOrganicRankineCycleDrivenbyGeothermalWater专业工程热物理研究生张密指导教_^削i天津商业大学机械工程学院二O—五年六月独创性声明及使用授权声明一、学位论文独创性声明本人所撰写的学位论文是在指导教师的指导下独立完成的研究成果=除已明确标注或得到许可外

2、，所撰写的学位论文屮不包含他人己申请学位或其他用途所使ffl过的成果，不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果，本人的指导教师对此进行了审定。对本文的研究做出重要贡献的个人或集体，本人已在文中做出明确的说明并表示谢意。如有不实，本人承担相应责任”二、学位论文及研究成果使用授权声明本人同意授权天津商业大学以非赢利方式保存、使用木人的学位论文的电子版及纸质版.授权天津商业大学将本论文的全部内容或部分内容提供给有关方面编入数据库进行检索、出版及提供信息服务。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。本人在校期间取得的研究数据、相关成梁等知识产权归天津商业大学

3、所有。注：涉及保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签字-指导教师签字:期:v>\年6月曰分类号：学校代码：10069密级：研究生学号：Y20120154地热能有机朗肯循环发电系统运行参数的分析及仿真TheAnalysisofOperatingParameterandSystemSimulationofOrganicRankineCycleDrivenbyGeothermalWater研究生姓名：张密专业名称：工程热物理指导教师姓名：诸凯教授论文提交日期：2015年6月学位授予单位：天津商业大学摘要能源是社会发展的动力源泉。目前，我国是世界的能源消费大国，但

4、是常规能源的储量满足不了长远的需求量，为了实现资源、环境与社会的可持续发展，清洁、可再生能源的开发利用是未来的最终目标。近些年来，各国家已经推出了加大新能源利用的政策，与此同时我国在“十二五‘规划中明确规定鼓励开发利用新能源。我国的地热资源比较丰富，占全球地热资源的8%左右，地热发电设备简单投资小运行稳定，其中有机朗肯循环（OrganicRankineCycla，ORC）发电技术是回收低品位热源的一种有效方式，目前已得到了广泛的应用。在熟悉中低温发电系统研究现状的基础上，对利用地热水资源的ORC发电系统进行了深入研究，通过对工质的筛选、循环参数的分析，对系统实际运行的

5、某一工况进行仿真来预测其它运行工况，以便对设计以及运行工况提出指导或调整。为了方便系统的运行调控，编写了系统设计和仿真的GUI用户界面。基于工质的环保原则，本文选取了19种零ODP和低GWP的HFCs和HCs类工质，分别以循环净输出功和循环热效率最大为筛选标准，分析了其中6种干工质和6种等熵工质对应的发电性能。综合循环净输出功和循环热效率，认为HFC245fa比较适合于作为该有机朗肯发电循环的优选工质。对地热水驱动的ORC发电循环在变热源流量、变热源温度、变冷却水流量和变冷却水温度4种工况下，分析了循环性能及循环参数随蒸发温度、冷凝温度、过热度（过冷度）及窄点温差的变

6、化规律，为系统设计和变工况下调整系统处于稳定状态提供参考，并得到具有参考价值的结论：（1）提高热水的流量和温度，可使循环净输出功增大，同时4个参数的变化都引起了循环输出功的变化；而循环热效率变化不明显，但是随着蒸发温度的升高而增大，随着冷凝温度的上升而降低。（2）提高冷却水流量，可增大循环净输出功，循环热效率几乎不受影响，而是随着蒸发温度和冷凝温度的上升而明显增大，随过冷度的增加有小幅降低。（3）降低冷却水的温度，可以使得循环净输出功增大，而循环热效率变化亦不明显，循环热效率的提高主要取决于循环内部参数蒸发压力和冷凝压力的变化。最后采用matlab软件编程并结合物性计

7、算软件，对实际ORC发电系统进行仿真，并将500WORC发电系统的仿真结果和实验结果进行了对比，验证结果在20%以内。在此基础上，建立了一个有别于500W试验系统组成的500kWORC发电系统的仿真；为了方便用户操作和直观地看到运行结果，建立了ORC发电系统的参数设计用户界面和实际ORC发电系统的用户仿真界面。关键词：ORC循环；系统仿真；地热发电；工质筛选；IABSTRACTEnergyisthedrivingforceofsocialdevelopment.Atpresent,Chinaisamajorcountryofenergyconsumi