低温有机朗肯循环工质选择与系统性能分析

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1、第55卷第4期汽轮机技术VoI．55No．42013年8月TURBINETECHNOLOGYAug．2013低温有机朗肯循环的工质选择及系统性能分析韩中合，于一达，王智，杜燕(电站设备状态监测与控制教育部重点实验室(华北电力大学)，保定071003)摘要：选取R123，R141b，R245ca，R245fa，R601，R601a作为有机朗肯循环的工质，在不同蒸发温度条件下，对其热力循环特性进行了计算分析，以热力学第一定律和第二定律为基础进行了比较。结果表明，R141b是适合本循环系统的最佳工质。同时还研究了汽轮机进口温度和进口压力对该系统的净功量、吸热量及热效率的影响。关键词：低温热源；

2、有机朗肯循环；工质；性能分析分类号：TK514文献标识码：A文章编号：1001-5884(2013)04~261-04SelectionofWorkingFluidsandThermodynamicAnalysisforLow．temperatureOrganicRankineCyclesSystemHANZhong—he，YUYi．da。WANGZhi，DUYan(LaboratoryofConditionMonitoringandControlforPowerPlantEquipment(NorthChinaElectricPowerUniversity)，Baoding071003

3、，China)Abstract：Undertheproposedworkingconditions，R123，R141b，R245ca，R245fa，R601，R601aarechosenastheworkingfluidsofthelow—temperatureRankinecyclesystem，thenthose．workingfluidsareinvestigatedandcomparedbasedonfirstlawofthermodynamicsandsecondlawofthermodynamics．ResultsshowthatR141bisanavailableande

4、ffectiveworkingfluidforlow—temperatureRankinecycle．TheimpactoftheturbineoutputtemperatureandpressureonthesystemperformanceoforganicRankinesystemwasinvestigated．Includingsystemnetoutputpower，heatabsorptioncapacityandthermaleficiency．Keywords：wasteheatrecovery；organicrankinecycle；workingfliud；therm

5、odynamicanalysis的性能J。T．C．Hung比较了苯、甲苯、对二甲苯、R113、0前言R123等5种工质，结果表明对于30o℃左右热源，采用二甲苯的循环不可逆损失最小，对于200~C，R123和Rl13循环性随着全球经济的高速发展，煤炭、石油、天然气等化石能能较优。源消耗量的不断增长，由此带来的能源供应危机、环境污染本文在建立系统热力模型的基础上，热源温度选定在和气候变化等问题日益严峻。我国作为全球最大的发展中100℃一150℃，以R123、R141b、R245ea、R245fa、R601、R601a国家，经济的发展对能源具有较大需求，能源较为短缺，能源作为循环工质，利用热

6、力学第一定律和第二定律，对有机朗利用率低于世界先进水平约10％，同时单位GDP的能耗却肯循环系统的热力性能变化进行比较和分析，同时还比较了比世界平均水平高2．4倍，面临着巨大的能源发展和环保减汽轮机进口温度和进口压力对不同工质的影响。排压力，所以节能减排、综合利用是我国解决能源问题的一项基本国策。有机朗肯循环(OrganicRankinCycle，ORC)热1有机朗肯循环工质的选择一功转换，即是用低沸点的有机工质代替水蒸汽，吸收热源的热量，产生有机工质蒸汽推动涡轮机做功。对于运行温度1．1理想有机朗肯循环工质的特征较低的系统，同传统循环相比，有机工质朗肯循环的效率较工质的选择一般从环保性

7、、工质热物性及安全性等方面高，系统紧凑简单，经济效益显著⋯。进行考虑。自然界及人类的生产生活中，存在着大量的中低品位热环保性：环保性的评价指标主要是：臭氧层衰减指数能，如工业余热、发动机余热、太阳能热、地热等，有机物朗肯(ODP)和温室效应指数(GWP)。即要求ODP值和GWP值循环可用于回收上述热能用于发电，能有效地提高能源利用尽可能小。率J。Mago等比较了R134a等7种工质在不同热源温度下工质热物性：工质的临界温度应该高于循