有机朗肯循环中低温余热发电系统理论研究

摘要

我国余热资源总量十分丰富，尤其是在工业领域。目前高温余热已有成熟技术加以利用，但是中低温余热还没有得到有效利用，目前正处于技术发展阶段。中低温余热约占总余热量比例中的40％~50%左右，如果能加以充分利用，将为社会节约大量资源，同时可以减少二氧化碳排放和热污染，本文将围绕有机朗肯循环（ORC）中低温余热发电系统展开研究。
　　首先，本文将建立整个有机朗肯循环中低温余热发电系统模型，其中包括了蒸发器，余热流体以及工质循环3部分；然后，筛选适用工质，对于不同工质展开分析比较，包括三种纯质和一种混合工质，结合工质特征曲线软件使用Matlab编制程序计算。最后，对于有机朗肯循环中低温余热发电系统进行结构优化，如：添加中间换热器（IHE），采用再热循环和抽气回热循环等，并且对不同循环结构展开详细的分析和比较其各方面的优劣性。
　　通过分析得出了相关结论：就纯质而言，蒸发温度越大，效率越高，而输出功率存在一个最大值，输出功率的最大值正对应了系统的最佳蒸发温度；混合工质有以下优势特点：扩大工质选择范围、减少蒸发器的不可逆换热?损失；通过对带内部换热器（IHE）的有机朗肯循环余热发电系统的分析对比得出，混合工质比纯质更适用于该系统；通过多方面分析带抽气系统的有机朗肯循环余热发电系统，得出混合工质不适合抽气系统的结论；在对于再热系统的分析中，我们发现单纯的再热系统的有机朗肯无法提升ORC系统的效率，只有再热和内部换热器结合时，有机朗肯循环才能得到优化。
　　最后使用Simulink编写一个仿真软件，模拟和控制一种有机朗肯循环中低温余热发电系统运行情况。

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第一章 绪论

1.1 能源利用概况

1.2 余热资源定义及利用原则

1.3 余热资源分类

1.4 各工业行业余热资源

1.5 余热回收方式

1.6 课题研究内容以及意义

第二章 有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle）的优势

2.1 有机朗肯循环发电系统结构

2.2 有机工质的优势特点

2.3 ORC系统应用情况[22]

2.4 本章小结

第三章 基本有机朗肯循环中低温余热发电系统研究

3.1 系统建模

3.2 工质选择

3.3 纯质的有机朗肯循环数据结果分析

3.4混合工质的有机朗肯循环数据结果分析

3.5 本章小结

第四章 有机朗肯中低温余热发电系统结构优化研究

4.1 有内部换热装置的ORC系统及混合非共沸工质ORC系统影响

4.2 抽气回热ORC数据结果分析

4.3 再热ORC数据结果分析

4.4 本章小结

第五章 系统SIMULINK仿真和测试

5.1 系统建模和仿真

5.2 系统调试和结果显示

5.3 本章小结

第六章 全文总结及未来工作展望

6.1全文总结

6.2未来工作展望：

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文