【摘 要】
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目前我国能源面临的主要问题是能源的利用率比较低,并且经济效益不景气,还带来了严重的环境污染。根据温度等级,我国工业余热可分为高温、中温和低温。其中,中、高温余热利用技术相对而言还是比较完善的,但针对于150℃这样的低温余热资源,却因为余热利用工艺技术和装置上的缺陷,导致了我国的能源回收效率不仅小于落后发达国家,甚至有百分之五十以上的低温余热资源直接排在了空气中,并由此直接导致了污染问题。这同样也体
【基金项目】
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国家自然基金项目:51675254,51966009
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目前我国能源面临的主要问题是能源的利用率比较低,并且经济效益不景气,还带来了严重的环境污染。根据温度等级,我国工业余热可分为高温、中温和低温。其中,中、高温余热利用技术相对而言还是比较完善的,但针对于150℃这样的低温余热资源,却因为余热利用工艺技术和装置上的缺陷,导致了我国的能源回收效率不仅小于落后发达国家,甚至有百分之五十以上的低温余热资源直接排在了空气中,并由此直接导致了污染问题。这同样也体现出了我国的可回收余热资源相对充足,节约潜力很大。低温余热回收可实现节能、环保、经济收益等效益,但同时也是一个相对复杂的过程。根据现有ORC低温余热发电系统,来建立本文数学模型,仿真得出余热利用的最佳温度和流量的范围;同时利用新搭建的余热利用系统试验平台来检验由其模拟得到的结论。主要研究内容包括:（1）根据给定的冷热源条件,从常用的工质中初步选出四种有机工质,通过建立系统简单热力学模型,研究不同工质与系统热效率和净输出功的变化规律,并结合工质物性、安全性、环保型等特点综合考虑,确定R245fa作为本文ORC低温余热发电系统的循环工质,并且为后续系统的优化给出建议。（2）结合现有ORC低温余热发电系统的研究,在不考虑系统管路压降影响的情况下,创建蒸发器、膨胀机、冷凝器和工质泵四大部件的简单数学模型,并给出利用质量、能量和动量耦合联立,以此来求解系统的数学模型。（3）通过对系统数学模型的求解,得出回收低温余热资源的最佳热源温度和流量分别是90℃、0.35 kg/s,最佳冷水温度为25℃,并得到了在不同工况下发电系统各动态性能参数。（4）利用新建立的试验平台,测试ORC低温余热发电系统在变工况条件下,即不同的热源温度、流量和冷水温度下的运行性能参数,分析系统热效率、吸热量、发电功率等真实的变化规律。通过仿真模拟值与实验值的误差比较,验证所建立系统数学模型的准确性,为进一步集成适用于变工况的样机提供参考和借鉴。
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