低温有机朗肯循环系统参数的理论与实验优化.pdf

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1、第47卷第5期天津大学学报(自然科学与工程技术版)、b1．47No．52014年5月JournalofTianjinUniversity(ScienceandTechnology)May2014D0I：10．11784／tdxbz201209029低温有机朗肯循环系统参数的理论与实验优化王怀信，王大彪，张圣君(天津大学机械工程学院，天津300072)摘要：着眼于低温热能的发电利用，以R245fa为循环工质、系统比净功最大为目标，针对进口温度为90℃的热水型热源开展有机朗肯循环参数理论优化与系统参数实验优化研究．理论优化得最

2、优蒸发、冷凝温度分别为62℃和33℃．ORC系统实验得最优蒸发温度为69℃，此时系统实验比净功为4_31kJ／kg；测得实验所用涡旋式膨胀机的最优转速和最优压比分别在800r／min和1．9左右，在该转速和压比附近，膨胀机的定熵效率取得最大值82．7％．关键词：有机朗肯循环；涡旋式膨胀机；参数优化中图分类号：TK121文献标志码：A文章编号：0493．2137(2014)05—0408．06TheoreticalandExperimentalOptimizationofLow—TemperatureOrganicRanki

3、neCycleSystemParametersWangHuaixin，WangDabiao，ZhangShengjun(SchoolofMechanicalEngineering，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：ParametricoptimizationwascarriedouttheoreticallyandexperimentallytomaximizethenetpoweroutputoftheorganicRankinecyclesystemwithR

4、245faasworkingfluid，basedonahot—watertypeheatsourceofaninlettemperatureof90℃．Thetheoreticaloptimalevaporatingandcondensingtemperaturesare62℃and33℃respec·tively．whiletheexperimentaloptimalevaporationtemperatureis69℃andthesystemnetpoweris4．31kJ／kg．Theoptimalspeedand

5、pressureratioofthescrollexpanderemployedintheexperimentalsystemare800r／minand1．9respectively．Themaximumisentropiceficiencyvalueoftheexpanderis82．7％．Keywords：organicRankinecycle；scrollexpander；parametricoptimization有机朗肯循环(organicRankinecycle，ORC)技理论和实验研究；文献[12．16]对

6、不同系统的蒸发温术作为中低温热能发电技术之一，得到了广泛关度、冷凝温度、过热度、工质流量等循环参数进行注．工质优选[1-8]、系统部件优化[9J¨、循环参数优优化．化[12-16】是ORC技术研究的重要内容；在各个内容循环参数优化研究方面，文献多采用单参数优化上，均已有大量的研究报道【6．】．的方法，如指定冷凝温度优化蒸发温度，很少采用蒸工质优选是ORC研究的核心，文献[1．8]分别以发、冷凝温度同时优化的双参数优化法．系统部件优热效率、单位输出功系统的换热面积最小、膨胀比、化方面实验研究较少．笔者在课题组前期研究基础理论

7、效率和系统输出功率等为目标函数，对众多工质上，以系统比净功(单位质量载热流体的系统净输进行优选；系统部件优化研究的重点是动力部件及蒸出功)最大化为目标函数，对蒸发、冷凝温度进行理发器的优化．文献[9]研究了涡旋膨胀机的吸排气论和实验优化，并对涡旋膨胀机定熵效率的影响因素压力、温度和转速对膨胀机容积效率的影响．文献展开实验研究，探讨实验所用膨胀机最优工况与循环[10．11]则采用螺杆机为动力部件，进行了螺杆机性能最优工况的匹配性．收稿日期：2012．09—10；修回日期：2012—10—18．基金项目：高等学校博士点专项科研

8、基金资助项目(20110032110046)．作者简介：王怀信(1959一)，男，教授．通讯作者：王怀信，wanghx@tju．edu．ca．网络出版时间：2013．11．08．网络出版地址：http：／／www．cnki．net／kcms／detail／12．1127．N．20131108．1559．