过冷度对地热发电非共沸工质有机朗肯循环热力性能的影响

摘要

有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)是利用中低温地热能(<150℃)发电的主要途径,在实际运行中,非共沸工质往往会冷凝至过冷状态。分析了冷凝过冷度对非共沸工质ORC热力性能的影响,建立了ORC、内回热(internal heat exchanger,IHE) ORC的热力学模型,以净输出功最大为目标函数优化了工质的蒸发压力,并开展了系统的?分析。结果表明:过冷度影响了工质与冷源换热流体间的温度匹配特性,受夹点温差的限制,随着过冷度的增加,工质的冷凝压力上升;过冷度亦改变了预热器和蒸发器的热量分摊,随着过冷度的增加,最佳蒸发压力亦上升。混合工质异丁烷/异戊烷的质量配比为0.4:0.6时,净输出功受过冷度的影响最大,当过冷度为2℃时,净输出功下降了4.36%。IHE回收膨胀机排汽的余热,提高了预热器入口温度,可提高过冷ORC系统净输出功0.55%。过冷度增大了冷凝器的?损失;采用内回热冷凝器的?损失降低了24.7%。