有机朗肯循环膨胀机入口过热度实验

在给定热源条件下,探讨有机朗肯循环(ORC)膨胀机入口过热度对膨胀机性能和ORC系统性能的影响。建立了带前置泵的ORC实验系统,采用涡旋式膨胀机,R123为工质,在140℃热源下进行实验。通过改变膨胀机转矩调节系统蒸发压力,从而实现对膨胀机入口过热度的调节。实验获得最大膨胀机轴功和膨胀机实际运行效率分别为2.35k W和59.7%;ORC系统净输出功、热效率和?效率分别为1.75k W、5.3%和21.8%。分析表明,随着膨胀机入口过热度递减,膨胀机机械效率递增,膨胀机等熵效率递减,膨胀机轴功和实际运行效率呈先增后减的变化趋势。膨胀机入口过热度为20℃左右时,有最大膨胀机轴功、最大系统净输出功、最高系统热效率和最高系统?效率。此外,过热度影响系统的损失分布,随着膨胀机入口过热度减小,膨胀机?损呈先增后减变化。

用于有机朗肯循环的三柱塞泵运行性能实验

选用三柱塞泵,建立有机朗肯循环（ORC）实验平台。选用涡旋式膨胀机作为热功转换设备,采用三氟二氯乙烷（R123）作为工质,在140℃热源下开展实验,考察工质泵在不同工况下的运行性能。研究结果表明,三柱塞泵实际运行效率为22%-30%,是已有文献报道水平的1.5-4.3倍。工质泵等熵效率和机械效率分别为60%-69%和37%-45%。工质泵运行参数偏离额定参数是导致机械效率偏低的主要原因。工质泵发生气蚀会导致其等熵效率减小,同时还会造成工质流量下降。对于本实验台,防止气蚀发生的工质泵入口临界过冷度为21℃。

带有前置泵的有机朗肯循环实验

针对基本有机朗肯循环(B-ORC)在运行时工质泵易发生气蚀,提出了带有前置泵的有机朗肯循环(BPORC),并建立了实验装置。采用不锈钢磁力泵作为前置泵,安装于工质泵与储液罐之间,用于提升工质泵入口压力,从而确保工质泵入口有足够的气蚀余量。采用三氟二氯乙烷(R123)作为循环工质,在140℃热源条件下进行实验,对比了B-ORC和BP-ORC系统运行的稳定性和高效性。实验结果表明,前置泵可有效解决工质泵气蚀问题,使得有机工质流量不发生显著偏离和剧烈波动,工质流量波动幅值从±22 kg/h下降至±2.1 kg/h。相同条件下BP-ORC膨胀机输出轴功增大,当工质泵频率f为7 Hz时,膨胀机最大轴功从2.11 k W提升至2.35 k W,增幅为11.4%。本实验中前置泵功耗为0.3 k W,当不考虑前置泵自身功耗时,系统输出净功和热效率都明显提升,最大热效率从5.78%升至6.16%;计入前置泵功耗时,系统最大热效率则降至5.27%。