低温过热有机朗肯循环工质筛选及参数优化

摘要

以低温烟气余热驱动的内回热有机朗肯（organic Rankine cycles，ORC）系统为例，分析系统净输出功、透平膨胀比、热效率、热回收率、炯损失、炯效率以及比净功等热力性能评价指标随蒸发温度和过热度的变化规律，确定系统最佳工质及最优蒸发温度和过热度。提出用预热系数、潜热系数、过热系数与内回热系数解释系统热效率随工质临界温度变化的原因。研究结果表明：随蒸发温度升高，系统净输出功先增大后减小，热回收率和总炯损减小，透平膨胀比、热效率和炯效率增大。适当过热对于ORC系统十分重要，不仅能降低透平膨胀比，提高系统运行稳定性，还可减小系统总炯损，提高系统炯效率，增大工质比净功。经对比发现，丁烷为适合该文所选热源的最佳工质，在蒸发温度为100℃、过热度为5℃工况下能取得最佳热力性能。