基于混合工质的低品位热能发电系统性能实验研究

《基于混合工质的低品位热能发电系统性能实验研究》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、上海交通大学硕士学位论文基于混合工质的低品位热能发电系统性能实验研究硕士研究生：汤磊学号：1120209232导师：翁一武教授申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热物理所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterExperimentalstudyoflowgradeheatenergypowergenerationsystemp

2、erformancebasedonzeotropicmixturesCandidate：TangLeiStudentID:1120209232Supervisor：Prof.WengYiwuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringPowerEngineeringandSpeciality：EngineeringThermophysicsAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：Feb,

3、2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity上海交通大学硕士学位论文基于混合工质的低品位热能发电系统性能实验研究摘要有机工质朗肯循环(OrganicRankineCycle，ORC)发电系统结构简单、效率较高、环境友好，成为利用低品位热能的最佳选择之一。目前相关研究主要针对纯工质，对二元非共沸混合工质的研究非常少。为探究混合工质应用于低品位热能发电系统的循环性能，本文针对混合工质发电系统进行了计算分析与实验研究：（1）首先对

4、混合工质组元进行筛选与组合，计算多种热源条件下基本循环与回热循环的系统性能，并对混合工质与纯工质的循环性能进行比较，发现对较大温度滑移的冷凝过程放热量进行充分回收后，混合工质的循环性能优于组元纯工质；（2）搭建混合工质发电实验系统，采用质量比为1.0:0.0（R601a）、0.8:0.2（M1）、0.6:0.4（M2）和0.4:0.6（M3）的混合工质R601a/R600a进行发电实验，并说明混合工质的制备方法与实验操作流程；（3）实验得出热源温度变化直接影响发电系统性能；系统性能参数随热源温度下降

5、而下降，并存在转变点，转变点前后性能参数的变化率不同，混合工质转变点温度低于纯工质，对热源温度变化的适应性更强；热源温度较低时混合工质循环性能优于纯工质；同时不同热源温度下均存在最佳工质流量使得发电功率最大，工作蒸汽过热度可以表明热源温度与工质流量的匹配程度；（4）冷凝温度较低时循环性能较好；温度滑移较大时混合工质循环性能较差；因冷凝相变过程平稳，混合工质发电系统运行过程比纯工质稳定，基本循环下混合工质循环性能稍弱于纯工质；（5）实验还得出了发电系统最佳负载特性规律。不同热源温度与I摘要不同工质流量

6、下均存在最佳负载电阻值使得发电系统性能最优，同时使得涡旋膨胀机工作在最佳状态，较高热源温度对应较大最佳负载；（6）实验验证了混合工质R601a/R600a应用于低品位热能发电系统的可行性。三组混合工质中M1循环性能最优，热源温度≤140℃时实验系统最大净发电功率与比发电功率分别为0.753kW与23.12kJ/kg，最高热效率与发电效率分别为4.58%和3.51%。关键词：低品位热能混合工质发电系统实验研究性能分析II上海交通大学硕士学位论文EXPERIMENTALSTUDYOFLOWGRADEHE

7、ATENERGYPOWERGENERATIONSYSTEMPERFORMANCEBASEDONZEOTROPICMIXTURESABSTRACTOrganicRankineCycle(ORC)powergenerationsystembecomesoneofthebestoptionsforutilizationoflowgradeheat,whichisenvironmentalfriendlyandhassimplestructureandhighefficiency.However,thecu

8、rrentstudyfocusedonpureorganicworkingfluid,fewstudiesaboutzeotropicmixtures.Inordertoexplorethecycleperformanceforzeotropicmixturesappliedtolowgradeheatpowergenerationsystem,thisarticleismainlyaboutcalculationandexperimentalstudyforzeot