结合闪蒸循环的有机朗肯循环以提升循环性能研究

以提高热源利用率,提升有机朗肯循环(ORC)的做功能力为目标,该文构建一种ORC的新构型——结合闪蒸循环的有机朗肯循环(ORFC)和结合喷射-闪蒸循环的有机朗肯循环(EORFC)。新构型循环相当于在ORC基础上,增加闪蒸循环,构成ORC+闪蒸循环的叠加循环。新构型中,通过增加(或调节)工质流量,以调节加热过程中的传热窄点(位置),从而提高从热源的吸热量并提高循环的输出功。结果表明:新构型循环的优化工况得到延伸,循环性能得到提高;ORFC和EORFC优化工况下的净输出功比ORC分别提高16.13%和33.18%,二者的加热量和效率均高于ORC。

调节传热窄点以提升有机朗肯循环性能的分析

依据热源温度与工质临界温度之间的关系,有机朗肯循环(ORC)的循环性能呈现有极值的优化工况或单调递增两种现象,并且后者优于前者。引起这种差异的主要原因是加热过程中传热窄点位置的不同,导致循环的加热量不同。由此,本文提出调节ORC中加热过程的传热窄点位置,以提高循环的加热量和净输出功。并构建一种喷射式有机朗肯循环(EORC),研究证明如何实现加热过程的传热窄点位置调节以提高循环性能。此调节还增强了传热的匹配性,或降低了传热的不可逆性。结果表明:热源水温度100~160℃范围内,采用R245fa,EORC的最大净输出功比ORC提高了34.99%~22.57%。EORC中,热源水温度120℃下,混合工质R134a/R245fa(0.7∶0.3)的最大净输出功比纯工质R245fa和R134a分别提高了7.12%和9.45%。