随着社会经济的快速发展,人类对能源的需求量不断增加,而传统的化石能源如:煤、石油等不仅储量有限,已无法满足人类社会持续快速发展的需求,并且由于化石能源在开采、利用过程中对人类赖以生存的环境已造成了严重的危害;因此,世界各国都在努力发展新型环保能源及能源的环保利用方式。有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC)利用有机工质沸点低的特性来回收利用低品位热能是降低化石能源消耗、减少对环境污染的有效措施,并已成为世界各国高等科研院所的重点研究课题。 对ORC系统的优化分析研究已成为ORC研究的重点,而对ORC系统进行综合评价分析更能够全面地反应ORC系统性能的优劣。因此,首先本文对亚临界纯工质ORC系统进行了研究,得到了ORC系统在热力学性能方面的一般性规律,并在此基础之上研究了在夹点温差的影响下ORC系统的热力学性能与蒸发温度之间的关系。其次,分析计算了ORC系统的经济性及对环境的影响;通过计算得到了ORC系统的经济性评价指标:单位输出功所需换热面积(Heat Exchanger Area Per Unit Power Output,APR)和单位电力产出成本(Levelized Energy Cost,LEC);在研究ORC系统对环境的影响时,主要考虑了系统泄漏的有机工质对温室效应(GWP)及对臭氧层破坏(ODP)的贡献,并将其进行了量化处理,除此之外还对ORC系统对节能减排的贡献做了分析计算。最后,采用层次分析方法(The Analytic Hierarchy Process, AHP)建立了ORC系统的综合评价模型,并通过熵值法来确定各个递阶层次中评价指标的权重因子,进而得到了ORC系统综合考虑其热力学性能、经济性及对环境影响的综合评价指标ξ。通过分析比较ORC系统的综合评价指标ξ,即可得到ORC系统的最适合有机工质及最佳蒸发温度。 本文通过对ORC系统的热力学性能、经济性及对环境影响的研究,得到了ORC系统的热力学评价指标、经济性评价指标及对环境影响的评价指标,并采用AHP—熵值法得到了ORC系统的综合评价指标ξ,最终实现了对ORC系统进行综合评价的目的。
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