有机朗肯循环实验..doc

动力工程学院本科生创新实验报告 题目：有机朗肯循环：废热余热利用 关于有机朗肯循环系统性能测试实验 学 号：2009XXXX 班 级：热能与动力工程X班 姓 名：XX 教 师：XXX 动力工程学院中心实验室 2013年1月 实验名称： 有机朗肯循环：废热余热利用关于有机朗肯循环系统性能测试实验 学 号： 2009XXXX 姓 名： XX 考核成绩： 综合评语： 教师签名： 年 月 日 注意： 实验成绩按照百分制给出。 教师评定成绩根据实际情况时要有区分度。 本页由指导教师填写。 报告内容 1.实验背景 能源是推动人类社会发展的动力，随着煤炭、石油、天然气等化石能源消耗量的不断攀升，以及能源消耗带来的环境负担（如二氧化碳排放、酸雨等），能源和环境问题已成为全世界共同关注的重大问题。能源利用形式不仅要讲究环境友好型，而且能源利用效率也要讲究高效型。经过人类的不断研究，高温热源利用技术已经相对成熟，为了更好地缓解能源压力，人类开始对新能源进行探索，同时也开始对低品位能源利用技术进行研究。因此，各种能源利用形式开始出现：太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物质能、工业废热等。 因此，对低品位能源（如工业废热）形式的利用，人类开始有机朗肯循环技术进行探索。本实验对于有机朗肯循环系统利用废热进行了简单介绍及其性能进行实验研究。 2.研究进展 有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)是以有机物代替水作为工质，回收低品位热能的朗肯动力循环。有机物朗肯循环的研究最早始于1924年，有人以二苯醚作为ORC工作介质进行了研究。1966年有学者撰文指出可应用有机 朗肯循环回收低品位的热能 ，一时之间以氟利昂为工质回收低品位热能的朗肯循环引起了各国 学者的广泛关注。Curran H M J，Badr O J，Giampaolo G 等人在有机朗肯循环的设计、运行 及工质选择等方面开展了较深入的研究工作。我国自20世纪80年代开始对有机朗肯循环进行研究，分析了有机朗肯循环的热力系统及效率，论证了有机朗肯循环中工质的选择与循环参数的确定及对八种常用的氟里昂的动力粘度在100～450K范围内求出拟合公式。 1997-2001 年期间台湾义守大学Hung T C等人进行了深入的研究，采用苯、甲苯、对二甲苯、R113和R123等五种工质的有机朗肯循环分析表 明：采用对二甲苯工质的循环热效率最高，而以苯为工质的热效率最低。 2001年意大利巴里理工大学Maizza等人报道了l1种常见的氟利昂类单质及9种混合制冷剂的热物理性质，并在蒸发温度为80～110℃，冷凝温度为35～60℃时，对它们在有机朗肯循环系统中的效率进行计算，计算结果显示单质中R123、R12g，混合物中R401C效率最优。 2007年波兰学者Borsukiewicz—Gozdur等人对地热水温在35～110℃的地热有机朗肯循环机组也进行了研究，得出以下结论：当工质的临界温度与最高水温接近时，使用该工质的系统效率较高；使用丙烯和R245fa作为工质时系统效率较高，在水温为100℃时分别为14．6％和14．1％。 2003年，在一篇《以HFC-245fa为工质的有机朗肯循环发电系统的优势》中， 美国学者GARY J.Z.等人通过研究认为，当废热的温度在150～200℃时HFC-245fa的性能要优于R123。 2004年台湾工业技术研究院Bo-Tau Liu等人发表了对于有机朗肯循环工质的认识，认为在分子中存在氢键的流体都不适合作为有机朗肯循环的工质,如水、氨和乙醇等湿流体。 2007年，意大利布雷西亚大学Invernizz C等人对回热式微型涡轮机采用有机朗肯循环进行了研究。利用质量流量为1 kg／s，温度为300℃的废热，100 kW的微型涡轮机中采用多甲基硅氧烷作为工质可以多产生45 kW的电能，将效率从30％增加至40％。 3.应用范围 有机朗肯循环可用于回收各种类型的中低品位热能用于发电，从应用上看，有机朗肯循环可应用于生物质能发电，地热发电，工业废热发电，LNG冷能发电。 在生物质能利用中，生物质能驱动有机朗肯循环与一般低品位热源不同之 处在于，与有机工质换热的热油温度高达600 K 以上。奥地利学者Ingwald Obernberger在2002年报道了奥地利蒂罗尔州利用生物质能驱动有机朗肯循环产生热电的机组系统 。该机组电容量为1 MW，热容量为4．4 MW，循环最高温度为300℃，有机朗肯循环工质采用硅油。 在地热利用中，热源的温度范围