含新型工质的朗肯循环性能分析-制冷及低温工程专业论文.docxVIP

摘要摘 摘要 摘 要 随着我国经济的发展，能源消费量与日俱增，石油对外依存度节节升高， 能源短缺问题日益严重。而大量的低温热源，例如地热、工厂余热和太阳能等， 却未得到充分的利用。有机朗肯循环是利用低温热源的一种有效途径，但目前 研究主要集中于亚临界氢氟烃纯工质循环，工作温度和效率均较低。 相对于亚临界朗肯循环，超临界朗肯循环具有更高的平均吸热温度，且吸 热过程不经过两相区，温度变化可以和加热流体匹配，因而效率更高。另一方 面，目前国际社会对于环保问题越来越重视，低GWP工质的研究是近年来有 机朗肯循环研究的热点。R1234yf和R1234ze的ODP值均为0，GWP值均小于 1，环保性能良好，采用含低GWP工质的非共沸混合工质气液相变时存在温度 滑移现象，也会使工质与换热流体具有更好的温度匹配。因此，本文开展了相 关理论研究分析工作。 以8种有机工质作为研究对象，对其超临界有机朗肯循环的基本性能进行 了理论分析，结果表明以R152a和R134a为工质的超临界有机朗肯循环具有较 高的单位净输出功和循环效率，以及较小的体积流量。而采用回热循环可进一 步有效提高循环效率。 选择低GWP工质R1234yf和R1234ze与R134a、R227ea、RC318相比较， 采用再热循环，对其基本性能、烟损失和炯效率进行分析，结果表明R1234yf 和R1234ze超临界朗肯循环性能与R134a相近，均适合替代R134a作为超临界 有机朗肯循环的工质。 选择R142b，R236ea，R245fa，R600a作为亚临界朗肯循环的工质，选择 R1234yf，R1234ze，R134a，R227ea作为超临界朗肯循环的工质进行对比分析。 在相同工况下，相对于亚临界朗肯循环，超临界朗肯循环可以提高循环的大部 分性能，例如净输出功、体积流量、最高炯效率、系统热效率和系统炯效率。 对于固定热源，加热器夹点温差越小，净输出功越多，热效率和炯效率也越高。 考虑到R1234yf和R1234ze的优良环境性能，且其超临晃循环性能良好，对于 低温热源，推荐使用R1234yf和R1234ze为工质的超临界朗肯循环来回收热量。 最后选择R32分别与R1234yf和R1234ze以质量比1：1进行混合，分析比 较了其基本性能，研究结果表明混合工质可以明显提高亚临界有机朗肯循环热 效率和焖效率，降低炯损和膨胀机入口流量。 关键词：有机朗肯循环：新型工质；超临界；夹点温差；热力学分析 1 万方数据 摘要n 摘要 n 万方数据 AB AB STRACT ABSTRACT With the development of China’S economy，energy consumption is increasing and the dependence on foreign oil keeps growing。Energy shortage has become a big problem．However，a large amount of heat with low temperature， such as geothermal，industrial waste heat，solar energy and et al，have not been fully utilized．Organic Rankine Cycle(ORC)is effective way to utilize low temperature heat．Currently，the study ORC is focused on the subcritical Organic Rankine Cycle with pure hydrofluorocarbon working fuid．Its efficiency is low due to the low high temperature． Compared to subcritical ORC，supercritical ORC works at the higher temperature and the variable temperature during heating process matches very well with the heat source temperature pro file，thus it has higher effeciency．On the other hand，the problem of global warming has received worldwide attention and the study of low GWP working fluid in ORC has attracted mo