利用LNG冷能的朗肯循环适用工质的理论研究

摘要

天然气是一种高效清洁的能源，将在21世纪的能源结构中占据重要地位。而液化天然气（LNG）由于其良好的运输、储存特性，热值大、性能高的特点，逐渐成为能源供应与消费领域重要的一部分。LNG在气化过程中会有大量高品质的冷能释放，合理利用这些冷能具有十分可观的经济效益和环境效益。本文研究了如何采用有效的朗肯循环系统回收LNG中的冷能，主要内容包括：
　　（1）通过查阅国内外相关文献，总结了近年来LNG冷能发电技术的进展。介绍并分析了各种冷能利用方案的优劣。
　　（2）从理论上分析了LNG的冷量及冷能火用的计算方法及其相关因素，并研究了LNG蒸发过程中冷能火用释放的过程，包括火用损失分析。研究表明 LNG蒸发压力及蒸发温度均对其冷能火用释放存在重要影响，从换热过程温度匹配恰当、减少火用损失角度，提出采用低温朗肯循环来回收LNG的冷能火用。
　　（3）分析了朗肯循环适用工质的筛选原则，并对几种工质进行了初步筛选。使用HYSYS软件对采用不同工质的循环进行了模拟分析，分析的结果表明丙烷的循环性能要好于其他初选的工质。
　　（4）通过计算分析，发现系统的火用损失主要发生在换热器中，是由冷热流体之间换热温度不匹配造成的。提出通过使用混合工质来改善系统的循环性能。理论循环性能的计算结果表明，虽然使用混合工质可以让换热器内换热过程温度匹配更恰当，同等工况下的循环性能更好，但工质的稳定工作温度区间也会减小。

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第一章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2 热力系统分析方法简述

1.3本文研究的内容与方法

第二章 利用LNG冷能发电系统的方案比较

2.1利用LNG冷能发电系统的研究现状

2.2低温朗肯循环发电系统的优势

2.3本章小结

第三章 天然气的物性计算和循环工质的初选

3.1 LNG冷能释放过程的理论分析

3.2低温朗肯循环工质的选择

3.3本章小结

第四章 低温朗肯循环纯工质的理论研究

4.1低温朗肯循环系统概况

4.2候选工质模拟计算的结果分析

4.3本章小结

第五章 混合工质用于低温朗肯的理论研究

5.1 混合工质用于低温朗肯循环的提出

5.2 换热器中冷热流体的温度匹配曲线

5.3低品位工业废热为热源的朗肯循环混合工质研究

5.4 本章小结

第六章总结与展望

6.1本文研究结论

6.2对以后工作的展望

参考文献

致谢

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