利用中低温余热的有机朗肯循环的工质选择VIP免费

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...