有机朗肯循环系统中工质泵的运行性能

为研究车用有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)余热回收系统中工质泵的性能及选型,在模拟车用ORC余热回收系统的工作环境下,设计并搭建了以R123作为工质的多级离心泵性能测试实验系统。通过控制多级离心泵转速(870~2900 r·min^(-1))、调节工质流量(0.20~5.00 m3·h^(-1)),得到了多级离心泵特性曲线。通过分析变工况时多级离心泵关键参数间相互作用关系,及其对车用ORC余热回收系统性能的影响情况,验证了多级离心泵应用于车用ORC余热回收系统的可行性,并确定了其最佳工况点参数。研究结果表明:变工况时,多级离心泵总效率为15.00%~65.70%。车用ORC余热回收系统的蒸发压力、热效率均随着多级离心泵转速的增加而增加。在高转速区,工质流量对系统蒸发压力和多级离心泵输入功率(多级离心泵消耗的电功率)的影响明显增大。随着系统蒸发温度的升高,工质泵实际输入功率占膨胀机输出功率的比例(back work ratio,BWR)最高可达0.45。当多级离心泵转速为2900 r·min^(-1)时,车用ORC余热回收系统热效率最高可达10.50%。

基于粒子群算法的车用柴油机有机朗肯循环系统运行参数优化

为了有效回收柴油机排气余热能,通过实验研究了一台车用柴油机排气能量变化规律,进而设计有机朗肯循环(ORC)系统回收该柴油机的排气余热能,并基于粒子群算法,以净输出功率和?效率为目标函数,选取蒸发压力、过热度和膨胀机膨胀比为优化变量,对ORC系统的运行参数进行了优化研究。优化结果表明,在柴油机不同运行工况条件下,存在最佳的蒸发压力、过热度和膨胀机膨胀比,从而使ORC系统的净输出功率和?效率最优。根据运行参数优化结果,分析了ORC系统和车用柴油机-ORC联合系统(联合系统)的性能。研究结果表明,当柴油机转速为2200 r·min-1,转矩为1215 N·m时,ORC系统的净输出功率可达30.61 k W,联合系统的有效输出功提升率(POIR)可达9.86%;当柴油机转速为1200 r·min-1,转矩为1131 N·m时,联合系统的有效燃油消耗率(BSFC)为175.0 g·(k W·h)-1。

基于GT-Suite的有机朗肯循环系统性能分析

采用GT-Suite软件针对固定式天然气发动机排气余热回收系统(ORC)进行数值模拟,分析膨胀机的动态特性并以此确定ORC系统的运行状态,并在此运行状态下研究固定式天然气发动机-ORC联合系统的运行性能。结果表明,当固定式天然气发动机在低负荷区域运行时,膨胀机内的有机工质质量流量波动明显。联合系统的热效率随着发动机负荷的增加而增大,但是在高负荷区域增加幅度不明显。当发动机运行在额定工况点时,联合系统的热效率最大可提高5.0%,有效燃油消耗率(BSFC_(com))最大可降低4%。