有机朗肯循环

摘要： 有机朗肯循环(ORC)是一种高效回收余热的可靠手段。考虑蒸发器的换热面积和系统的热力性能,自定义了性能评价指标F(·),在热源温度为105~165°C、蒸发器夹点温差为3~30°C时,分别从工质流量和蒸发温度的角度,模拟分析了夹点温差对系统性能的影响。结果表明:系统的净输出功和热效率均随夹点温差的降低而增加,且分别在热源温度为165°C、夹点温差为3°C时达到最大值53.53 kW和12.21%;一定工质流量下,热源温度为165°C时,F(·)的值最小,此时最优夹点温差为15°C;一定蒸发温度下,F(·)的值随夹点温差的增大一直减小。在自主搭建的小型ORC低温余热发电试验平台上,分别研究了不同的热源流量、冷却水流量和工质流量下,蒸发器夹点温差对ORC系统性能的影响。结果发现:当热源流量为4 m^(3)/h,系统在较低的蒸发器夹点温差下有更好的表现,此时存在使系统性能最佳的工质流量和冷却水流量,分别为700 kg/h和3 m^(3)/h。

摘要： 有机朗肯循环(ORC)是一种以有机工质为能量载体,利用中低温余热发电的热电转换技术。文中基于ORC实验台,分析比较纯工质R1233zd(E)与不同混合比例的R1233zd(E)/R12324ze(E)混合工质在不同蒸发压力、热源温度及工质流量下的系统做功能力。实验运用控制变量法改变膨胀阀开度,调节导热油热源温度和工质泵流量控制系统的蒸发压力、热源温度和工质流量。实验结果表明:纯工质系统的蒸发压力、热源温度和工质流量的增加可以提高系统的净输出功率,混合工质表现出相似的变化规律。纯工质与混合工质的对比实验研究表明,在定泡点冷凝温度工况下,拥有热物性能更好的纯工质的系统性能优于其混合工质的系统性能。

摘要： 混合工质在相变过程存在温度滑移现象,能与冷热源更好地匹配从而提高有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)性能,成为ORC工质研究热点。混合工质组合和数量巨大,常规方法用于混合工质筛选及与系统参数的同步优化难度较大。建立了基于Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory(PC-SAFT)状态方程计算物性的混合工质三级筛选与ORC系统同步优化模型,基于机器学习极端梯度提升预测气液平衡初值模型,采用遗传算法实现工质筛选与系统参数的同步优化。从26种常用工质组成的纯工质库组合混合工质,根据温度滑移、压力初筛合适的混合工质,有效减少搜索范围。通过混合工质筛选与ORC系统参数同步优化,以净功和㶲效率为目标得到的工质分别为R12/perfluoro-pentane和R40/R160。分析对比了不同热源进口温度下不同目标时工质组合与ORC运行参数优化结果。

摘要： 为响应国家“双碳”“双减”目标,促进高耗能企业节能减排,以解决我国陶瓷行业窑炉排烟热损失较大的问题。以某窑炉排烟余热(220~250°C)的陶瓷企业为研究对象,采用有机朗肯循环(ORC)低温余热发电方案,并对其进行经济效益与减排效益分析。结果表明:在陶瓷行业内,使用ORC发电技术对窑炉烟气进行余热回收具有技术可行性;当ORC发电效率为15%时,该企业年节约电费为991.6万元,年节能效率可达6%,经济效益较为可观,且CO_(2)、SO_(2)、NOx的减排量分别为4693.3、15.2、13 t,整体减排效益显著。该技术符合“双碳”政策、绿色可持续经济发展的方向,其未来市场空间广阔。

摘要： 为高效利用低品位热能和LNG冷能,构建了简单ORC、回热ORC、再热ORC、回热-再热ORC和双级并联有机朗肯循环发电系统。综合考虑工质的热物性和环境友好度等因素,筛选出8种综合性能较好的有机工质,对其展开模拟分析。研究结果表明:在给定运行工况下,存在一个最佳LNG蒸发温度,使系统的[火用]效率最佳;冷凝器的[火用]损失是系统总[火用]损失的主要组成部分,减少该部件不可逆损失是提高热能与冷能利用效率的关键;以Propane为循环工质时,回热-再热式ORC系统获得39.93%的最佳?效率,是低温热能-LNG冷能联合发电系统的理想结构。

摘要： 利用有机朗肯循环(ORC)系统对某型号船舶柴油机(最大持续功率为996 kW)的余热进行回收,以系统净输出功为指标,对比分析5种不同结构形式的ORC系统的热力学性能,结果表明:回收柴油机排烟余热的基础ORC系统最大净输出功达49.83 kW;增设回热器进一步回收膨胀机出口工质废热后,系统最大净输出功达54.84 kW;增设预热器回收柴油机缸套冷却水余热后,系统最大净输出功达58.88 kW,比基础ORC系统提高18.1%;通过独立双循环ORC系统同时回收柴油机排烟余热和缸套冷却水余热时,系统最大净输出功为60.6 kW,仅比带预热器ORC系统高2.84%。因此,考虑到船舶空间受限以及运维可靠性等因素,应优先考虑采用带预热器ORC系统来回收该船舶柴油机的余热。

摘要： 目前有机朗肯循环低温余热发电系统的研究主要存在系统的评价指标不一、工质的可比性比较弱、不能全面地反映系统的综合性能等问题。针对90~240°C低温余热资源,从安全性、环保性、经济性和工质物性角度出发初选工质,得到R11、R123、R245fa和R365mfc等有机工质,通过MATLAB和REFPROP软件建立了该系统的数学模型,对系统进行了热力性能研究。研究结果表明:系统的热效率和净输出功均随着蒸发温度的升高而逐渐增大,随着冷凝温度的升高而逐渐降低;最佳蒸发温度与最佳的冷凝温度分别控制在120~140°C与20~30°C;氢氟烃类有较高的净输出功率,环保性能好,氯氟烃类工质热效率高于其他类工质;综合评价得出R365mfc净输出功率最高,㶲损失较少,环保又安全,为最佳制冷剂;系统各部件蒸发器的㶲损失最大,冷凝器和膨胀机次之,工质泵最小。

摘要： 为解决传统中低温余热回收系统循环热效率低、冷凝热难以利用的问题,提出了一种并联型有机朗肯循环与喷射式热泵联合循环系统结构。通过并联布置热机子循环与热泵子循环,并增设外部换热器,可回收全部冷凝热量用于制备辐射采暖水,同时系统输出的热电比在一定范围内可调节。建立了系统能量分析模型和?分析模型,对比分析了联合循环与有机朗肯循环的热力性能。研究了部件?损失与系统?流特性,并分析了工质流量比和蒸发温度对系统热力性能的影响规律。结果表明:联合循环热回收效率和?效率比有机朗肯循环分别提高了60.83%和30.76%。?损失最大的两个部件分别是发生器和外部换热器,造成外部换热器?效率低的主要原因是内部传热温差较高。工质流量比对系统热力性能影响显著,当蒸发温度低于25.2°C时,工质流量比的可调节范围最大。本研究成果可为高性能中低温余热回收系统的研发提供指导。

摘要： 为保证有机朗肯循环系统的稳定供电,对有机朗肯循环系统设计相变蓄热器,采用数值模拟的方法,选择外径dout,外径与内径的比值dout/din,管距与内径的比值d/din作为相变蓄热器的结构参数,研究不同的结构参数对相变蓄热器性能的影响。结果表明:随蓄热器外径与内径比值的增大,蓄热速率在不断减小,又因为重力作用产生的浮升力引起自然对流,在液相率达到0.95以后蓄热速率随比值增大而减小,外径与内径比值为10时完全融化所需的总蓄热时间最短;随着蓄热器管距与内径比值的减少,蓄热效果也越来越好,但当比值减小到一定范围后,其蓄热速率增大的有效性会随着比值的减小逐渐降低,模拟得出管距与内径比值为2时总融化时间最短;随着外径的增大,相变蓄热器的蓄热速率及蓄热时间都有所增加,外径dout每增大0.2 m,蓄热时间增加36.5%。

摘要： 针对地热、太阳能集热等中低温热源驱动有机朗肯循环(organic rankine cycle,ORC)分布式发电系统的多工况运行需求,测试了采用R245fa工质的4 k W级ORC实验机组在热源温度和流量变化条件下的多工况动态/稳态运行特性。结果表明:在换热器面积冗余较大,热源温降较小的情况下,热源温度变化对膨胀机进出口温压参数和机组输出功率的影响更显著,而热源流量变化的影响可以忽略;相对于热源流量变化,热源温度调整后ORC机组的趋稳时间较长;ORC机组输出功对热源温度和工质流量变化敏感,测试工况范围内,在热源温度150°C时获得最大输出功约3 800 W,最大热效率5.12%。

摘要： 有机朗肯循环发电技术被认为是目前最具发展潜力的中低温热能资源发电技术之一,也是目前很多研究机构和学者研究的热点.广大的研究者在探索有机朗肯循环发电技术的应用领域方面做了大量的研究工作.本文就有朗肯循环发电技术的发展趋势和应用领域等方面做了总结和归纳,为今后该技术的进一步发展提供借鉴.另外,本文还对本课题组针对有机朗肯循环发电技术的研究工作作了介绍.

摘要： 国内钢铁行业余热利用率低的主要原因是300°C以下的中低温余热利用率较低.利用有机朗肯循环(ORC)发电是回收工业低温余热的主要手段,在国外已经得到广泛应用,而在国内,该技术的应用尚处于起步阶段.本文采用有机朗肯循环的典型工艺结合螺杆膨胀机发电技术,进行工业实践,回收扬钢特钢的低压蒸汽余热并发电,结果表明,对于左右的低压蒸汽,有机朗肯循环发电工艺吨蒸汽发电可达60kWh,持续运行效果良好.

摘要： 应用热力学第一定律和第二定律对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力计算、能量分析和火用分析.为了提高系统的性能,以R245fa为工质,针对120°C左右的热源,在给定工况下用Aspen Plus软件对系统流程进行模拟和优化.研究结果表明:降低膨胀机入口工质的过热度,提高膨胀机入口工质的压力,改进设备在膨胀机后加装回热器都能提高系统的热效率和火用效率,同时降低系统的不可逆性.

摘要： 我国正面临能源结构改革,低品位余热资源储量丰富,有机朗肯循环(Organic RankineCycle,简称ORC)能够将低品位废热转变为高品位电能为人们所利用,本文在简单介绍ORC的运行原理的基础上,研究了大量的文献资料,并分别就循环工质、性能影响参数、系统优化方式以及主要应用领域等方面的研究进行了讨论.ORC作为一种热力发电系统,虽具有十分广阔的发展前景,但理论分析多,实验研究少,要推广应用,仍存在许多实际问题需要解决.

摘要： 本文建立了应用于车用内燃机有机朗肯循环余能回收系统的离心式叶片膨胀机GT-power的仿真模型,介绍了模型建立的过程和关键设置,并且研究了膨胀机进口工质的温度和压力对膨胀机性能和发动机经济性的影响.分析结果表明膨胀机入口工质压力越高膨胀机的输出功率和效率越高,在工质压力为7bar时膨胀机的效率可达80％并且随着压力的升高效率继续上升.另外通过6DL柴油机各个工况点的排气温度和排气质量流量计算换热器的工质质量流量,研究了发动机工况点和膨胀机中工质流量的关系,发现在中高负荷下尾气能量可以满足驱动多个膨胀机的需求,为发动机的工况和膨胀机的匹配奠定了基础.

摘要： 本文利用GT-Suite软件分别构建了车用内燃机与有机朗肯循环系统仿真模型.针对车用内燃机仿真模型,分析了在外特性工况下,车用内燃机排气余热特性.进而将两者耦合,构建完成车用内燃机-ORC联合系统仿真模型.采用优化后的拉丁超立方法设计了车用内燃机-ORC联合系统实验空间,共得到1300个试验工况点,在此基础上采用最小二乘法建立了联合系统优化模型,以联合系统净输出功率最大为优化目标,采用遗传算法,同时对联合系统喷油正时、排气提前角、膨胀机转速与工质泵转速四个关键运行参数进行了优化.

摘要： 本文提出了一种新型自由活塞直线发电机(FPLG),用于小规模的有机朗肯循环(ORC)系统,从而有效地回收车辆发动机废气余热.样机以压缩空气作为驱动气源,在实现连续稳定运行的基础上,开展了大量不同工况下的实验研究,进而给出了进气压力、工作频率及负载电阻对活塞运动特性的影响.研究表明,随着进气压力的增加活塞振幅增大,运动对称性得到改善,活塞峰值速度明显提高.随着进气频率的增大,活塞对称性变差.当负载电阻为20Ω时,活塞获得最大峰值速度.在工作频率为2Hz,进气压力为2.8bar时,FPLG的转换效率可达到45.19％.

摘要： 石油炼制过程中大量150°C以下的低温热能未能利用,回收利用这部分低温位热能,可降低的炼油能耗超过300MJ/t.塔顶馏出物温位虽低,但焓较大,供应稳定,更利于采用(ORC)循环回收用来余热发电.本文以300万吨/年重整催化装置精馏塔塔顶馏出物为例,采用(ORC)循环,在热源温度:117°C,冷源温度:32°C.蒸发温度110°C,过热度2°C,冷凝温度35°C,过冷度0.5°C工况下,对比了用R123,R600a,R600,R290四种介质的发电效果,计算结果显示,利用塔顶馏出物的余热发电,可发电3377-3930KW,年增收电费2702-3144万元,达到年节煤0.94-1.1万T,年C02减排2.25-2.6万T,减排废热1.99-3.28×107kj/h.

摘要： 石油炼制过程中大量150°C以下的低温热能未能利用,回收利用这部分低温位热能,可降低的炼油能耗超过300MJ/t.塔顶馏出物温位虽低,但焓较大,供应稳定,更利于采用(ORC)循环回收用来余热发电.本文以300万吨/年重整催化装置精馏塔塔顶馏出物为例,采用(ORC)循环,在热源温度:117°C,冷源温度:32°C.蒸发温度110°C,过热度2°C,冷凝温度35°C,过冷度0.5°C工况下,对比了用R123,R600a,R600,R290四种介质的发电效果,计算结果显示,利用塔顶馏出物的余热发电,可发电3377-3930KW,年增收电费2702-3144万元,达到年节煤0.94-1.1万T,年C02减排2.25-2.6万T,减排废热1.99-3.28×107kj/h.

摘要： 石油炼制过程中大量150°C以下的低温热能未能利用,回收利用这部分低温位热能,可降低的炼油能耗超过300MJ/t.塔顶馏出物温位虽低,但焓较大,供应稳定,更利于采用(ORC)循环回收用来余热发电.本文以300万吨/年重整催化装置精馏塔塔顶馏出物为例,采用(ORC)循环,在热源温度:117°C,冷源温度:32°C.蒸发温度110°C,过热度2°C,冷凝温度35°C,过冷度0.5°C工况下,对比了用R123,R600a,R600,R290四种介质的发电效果,计算结果显示,利用塔顶馏出物的余热发电,可发电3377-3930KW,年增收电费2702-3144万元,达到年节煤0.94-1.1万T,年C02减排2.25-2.6万T,减排废热1.99-3.28×107kj/h.

摘要： 本发明公开了一种蒸汽朗肯‑有机朗肯联合循环焦炉废热回收发电系统，包括第一热量循环单元，被配置为第一工质依次从烟道废气和荒煤气中吸收热量对发电单元做功；第二热量循环单元，被配置为第二工质从做工后的第一工质吸收热量对发电单元做功；还包括分别与第一热量循环单元、第二热量循环单元相连的发电单元，被配置为将第一工质或第二工质中的热能最终转换为电能方式输出。本发明不仅能够充分利用炼焦生产过程的废气中所包括的余热热能进行发电，高效的回收余热热能，减少能源浪费，而且配置了废气处理设备，减少了向大气中有害气体的排放量，充分实现了节能减排的目的。

摘要： 本发明公开了一种蒸汽朗肯‑有机朗肯联合循环焦炉废热回收发电系统，包括第一热量循环单元，被配置为第一工质依次从烟道废气和荒煤气中吸收热量对发电单元做功；第二热量循环单元，被配置为第二工质从做工后的第一工质吸收热量对发电单元做功；还包括分别与第一热量循环单元、第二热量循环单元相连的发电单元，被配置为将第一工质或第二工质中的热能最终转换为电能方式输出。本发明不仅能够充分利用炼焦生产过程的废气中所包括的余热热能进行发电，高效的回收余热热能，减少能源浪费，而且配置了废气处理设备，减少了向大气中有害气体的排放量，充分实现了节能减排的目的。

摘要： 一种用于将来自含有压缩气体的热源(11)的废热转换成机械能的ORC(有机朗肯循环)，ORC(8)包括含有两相工作流体的闭合回路(14)，回路(14)包括液体泵(15)，用于使回路(14)中的工作流体连续地循环通过与热源(11)热接触的蒸发器(10)、通过用于将工作流体的热能转换成机械能的诸如涡轮机的膨胀器(12)、以及通过与冷却元件(17)热接触的冷凝器(16)，其特征在于，ORC(8)配备有用于确定由膨胀器(12)产生的机械能的装置(21)和调节进入膨胀器(12)的工作流体的蒸汽分率的控制装置(22)，其中控制装置(22)将基于所确定的机械能来调节前述蒸汽分率，使得由膨胀器(12)产生的机械能最大化。

摘要： 一种用于通过有机朗肯循环产生电能的有机朗肯循环设备包括：热交换器(3)，用于在高温源与有机工作流体之间进行热交换以加热和蒸发所述工作流体；径向流出型膨胀式涡轮机(4)，被供给从热交换器(3)流出的经汽化的工作流体以根据朗肯循环将存在于工作流体中的热能转换为机械能；冷凝器(6)，在该冷凝器中，从涡轮机(4)流出的工作流体在被冷凝并且输送至泵(2)并接着供给至热交换器(3)。

摘要： 本发明涉及与有机朗肯循环和吸收冷却器循环结合的朗肯循环。提供了一种动力产生系统。该系统包括第一朗肯循环-第一工作流体循环回路，第一朗肯循环-第一工作流体循环回路包括加热器、膨胀器、热交换器、复热器、冷凝器、泵和第一工作流体；第一朗肯循环-第一工作流体循环回路与下者结合：a)第二朗肯循环-第二工作流体循环回路，包括加热器、膨胀器、冷凝器、泵和包括有机流体的第二工作流体；以及b)包括第三工作流体循环回路的吸收冷却器循环，第三工作流体循环回路包括蒸发器、吸收器、泵、解吸器、冷凝器和包括制冷剂的第三工作流体。在一个实施例中，第一工作流体包括CO2。在一个实施例中，第一工作流体包括氦气、空气或氮气。

摘要： 根据本公开的一个方面，一种用于使用工作介质生成电力的直接有机朗肯循环系统（200）可以包括：锅炉子系统（234），包括泵（236）和锅炉（238），泵（236）被配置为泵送工作介质通过锅炉（238）；蒸汽分离器（232），连接至锅炉（238）的工作介质出口并且被配置用于分离工作介质的气相；有机朗肯涡轮模块（210，410），流体连接至蒸汽分离器（232）以便用已经在有机朗肯涡轮模块（210，410）中使用的工作介质填充蒸汽分离器（232），有机朗肯涡轮模块（210，410）包括由所分离的工作介质气相进行驱动的涡轮（212）；以及控制系统（305），被配置为对泵（236）进行控制以调节工作介质通过锅炉（238）的循环速度，使得工作介质的至少15%、20%、30%、40%或50%在离开锅炉（238）时保持为液相。

摘要： 一种用于将来自含有压缩气体的热源(11)的废热转换成机械能的ORC(有机朗肯循环)，ORC(8)包括含有两相工作流体的闭合回路(14)，回路(14)包括液体泵(15)，用于使回路(14)中的工作流体连续地循环通过与热源(11)热接触的蒸发器(10)、通过用于将工作流体的热能转换成机械能的诸如涡轮机的膨胀器(12)、以及通过与冷却元件(17)热接触的冷凝器(16)，其特征在于，ORC(8)配备有用于确定由膨胀器(12)产生的机械能的装置(21)和调节进入膨胀器(12)的工作流体的蒸汽分率的控制装置(22)，其中控制装置(22)将基于所确定的机械能来调节前述蒸汽分率，使得由膨胀器(12)产生的机械能最大化。

摘要： 本发明公开了一种采用有机朗肯循环冷凝液体冷却发电逆变器的有机朗肯循环发电系统包括蒸发器、发电机组、冷凝器和工质泵，发电机组包括膨胀机和逆变器冷却器，蒸发器、膨胀机、冷凝器、工质泵以及逆变器冷却器依次连接形成有机工质循环回路。本公开的有机朗肯循环发电系统利用了有机朗肯循环系统自身的有机工质对逆变器进行冷却，不需要额外设置逆变器冷却循环系统，节约了成本。进一步地，有机工质吸收了逆变器的热量，一定程度上提高了有机朗肯循环发电系统的热量利用率，减少了热量的浪费。

摘要： 本发明涉及与有机朗肯循环和吸收冷却器循环结合的朗肯循环。提供了一种动力产生系统。该系统包括第一朗肯循环-第一工作流体循环回路，第一朗肯循环-第一工作流体循环回路包括加热器、膨胀器、热交换器、复热器、冷凝器、泵和第一工作流体；第一朗肯循环-第一工作流体循环回路与下者结合：a)第二朗肯循环-第二工作流体循环回路，包括加热器、膨胀器、冷凝器、泵和包括有机流体的第二工作流体；以及b)包括第三工作流体循环回路的吸收冷却器循环，第三工作流体循环回路包括蒸发器、吸收器、泵、解吸器、冷凝器和包括制冷剂的第三工作流体。在一个实施例中，第一工作流体包括CO2。在一个实施例中，第一工作流体包括氦气、空气或氮气。

摘要： 本实用新型提供的一种蒸汽朗肯循环-低温型有机朗肯循环复叠式高效发电装置，包括水蒸气朗肯循环装置和低温型有机朗肯循环装置；所述水蒸气朗肯循环装置包括依次连接成环的高压锅炉、第一热功动力转换机械、冷凝蒸发器和水泵；所述低温型有机朗肯循环装置包括依次连接成环的储液罐、工质泵、冷凝蒸发器、第二热功动力转换机械、冷凝器。该装置将水蒸汽朗肯循环装置与低温型有机朗肯循环装置复叠，能够有效利用水蒸汽朗肯循环装置低温乏汽中的热量，大大提高了热量的利用效率。