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有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle, ORC)以低沸点有机物做工质,将低品位热能转换为高品位电能,是有效的低温热能利用技术。本文针对120-200℃的低温热源,对有机朗肯循环发电技术进行了理论分析和实验研究。主要研究内容如下：1.基于热力学第一、第二定律,利用Aspen plus软件对ORC系统进行了热力分析和性能与结构的优化。分析了不同运行参数对系统性能的影响,找出了系统最优的运行条件：并对乏气回热循环和抽气回热循环进行了性能分析,得出有回热的循环要比基本朗肯循环的热效率和火用效率都高,不可逆损失也小。最后,在热源温度为120℃,环境温度为20℃,工质为R245fa的条件下,确定了简单循环、乏气回热循环和抽气回热循环的最佳操作参数。2.从热物性、环保性、安全性和经济性四方面,分析对比了5种典型有机工质的性能。结果表明,R123的热力性能最好,其后依次是R113、R245fa、R600a和R134a。但R123和R113环保性较差,R600a安全性不好,R134a为湿工质,不适用于回收低温余热的有机朗肯循环。所以R245fa为朗肯循环在实验条件下最合适的有机工质。3.分析了五种工质在不同的热源温度和环境温度下的热力性能。结果显示：热源温度越高,或环境温度越低,系统性能越好；当环境温度保持不变,热源温度为150-200℃时,R113和R123与其他工质相比更有优势；当热源温度保持在120℃,环境温度在0～35℃之间变化时,R113的冷凝压力过低,不适用于ORC系统：R123适用的环境温度为20～35℃；R245fa适用的环境温度为5-35℃；R134a和R600a适用于0～35℃的环境中。4.搭建了以导热油为热源、R245fa为工质、向心透平做膨胀机的ORC低温余热发电系统实验平台,并对循环系统进行了实验研究。结果表明：在热源温度为120℃,环境温度为8℃的条件下,透平的转速48557rpm、等熵效率71.8%、膨胀功3.238kW,发电机输出的电功率2.655kW,循环系统的热效率和火用效率分别为8.5914%、34.274%。