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利用中低温余热的有机朗肯循环的工质选择VIP免费

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利用中低温余热的有机朗肯循环的工质选择冯永强1,李炳熙1,杨金福2,韩怀志1(1哈尔滨工业大学,能源科学与工程学院,哈尔滨150001)(2中国科学院,中科院工程热物理研究所,北京100190)摘要:基于中低温余热(150-500℃)作为热源的有机朗肯循环系统,选取苯,R11,R113,R123,R245ca等有机工质,依据理想朗肯循环热力学模型,计算了各种有机工质循环效率,随后与水和氨工质进行分析比较,最后对制冷剂替代工质循环效率进行了分析计算。结果表明:在中低温余热热源有机朗肯循环中,循环效率最高的为水,其次为苯,然后是R11,R113和R123,氨循环效率最低;R11适合于热源温度较高压力较大的系统,R113适合于热源温度不高压力不大的系统;替代工质中,出于安全性和环保性的考虑,R245ca和R245fa是比较适合的工质。关键词:有机朗肯循环中低温余热热源工质选择WorkingFluidSelectionforLowandMediumTemperatureWasteHeatOrganicRankineCyclesFENGYong-qiang1;LIBing-xi1;YANGJin-fu2;HANHuai-zhi1(1SchoolofEnergyScienceandEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)(2InstituteofEngineeringThermo-physicsChineseAcademyofSciences,ChineseAcademyofSciences,Beijing100190,China)Abstract:Basedonthelowandmediumtemperature(150-500℃)wasteheatorganicRankinecycle,someorganicfluidssuchasbenzene,R11,R113,ofR123,R245cawereselected.ThesystemefficiencyofdifferentworkingfluidswascalculatedusingtheidealRankinecyclethermodynamicmodelandcomparedwithwaterandammonia.Finally,alternativerefrigerantwasanalyzed.TheoutcomesindicatethatinthelowandmediumtemperaturewasteheatorganicRankinecycle,thesystemefficiencyofwaterisgreatest,followedbybenzene,R11,R113,R123,andthelowestisammonia;R11issuitableforrecoverywasteheatathigherpressureandhigherheatsourcetemperature;R113issuitableforrecoverywasteheatatlowerpressureandlowerheatsourcetemperature;considerationofsafetyandenvironmental第一作者:冯永强,1985年12月生,男,博士研究生,主要从事可再生能源余热利用方面的研究。电话:18003668482地址:哈尔滨工业大学能源科学与工程学院456信箱哈尔滨150001通讯作者:李炳熙,哈尔滨工业大学教授,博士生导师,Email:libx@hit.edu.cnprotection,R245caandR245faaremoresuitableforthelowandmediumtemperatureorganicRankinecycle.KeyWords:OrganicRankineCycles,lowandmediumwasteheat,fluidsection有机物朗肯循环系统以如卤代烃(CFCs)、氢氯氟烃(HCFCs)、氢氟烃(HFCs)、烷烃(HCs)等低沸点的有机物为工质,可回收利用如工业废热、太阳能热、地热、生物质热等各种类型的中低品位的热能用于发电,它具有效率高、结构简单、环境友好等优点。在对工质的研究中,HungTC等对采用苯、对二甲苯、R123等五种工质的有机朗肯循环进行了研究,分析表明:对二甲苯的循环热效率最高,苯的热效率最低;对二甲苯适合于回收温度在300℃左右的高温废热,而R113和R123在回收200℃的低温废热时有较好的性能,且R123优于R113[1-2]。LiuBo-Tau等考虑到实际余热回收时热源温度是变化的,以系统整体热效率代替有机朗肯循环效率作为分析对象,并以临界点温度为参考值对效率公式进行无量纲化,研究了水、乙醇、苯、甲苯、二甲苯、R11等工质对余热回收的影响[3];U.Drescher等研究了用于生物质能的回热型有机物朗肯循环系统,认为对于热源温度在300℃左右的系统,蒸发压力在0.9MPa到1.5MPa是最佳选择,在该种工况下烷基苯是最适合用于生物质能的工质[4]。M.Yari基于热力学第一定律和热力学第二定律,对采用不同干工质的有机朗肯循环系统进行了性能分析,系统采用R227ea,RC318,R236fa,Isobutane,R600a,R245fa,HFE7000,R123andR113,并研究了回热对系统的影响[5]。J.P.Roy等基于不同的热源温度对采用R12,R123,R134a和R717的有机朗肯循环进行了性能分析比较[6]。BahaaSaleh等基于BACKONE状态方程对31种纯物质的有机朗肯循环进行了性能分...

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