魏新利，李明辉，马新灵，侯中兰，孟祥睿，闫艳伟

(郑州大学 化工与能源学院，河南 郑州 450001)



有机朗肯循环系统的实验研究和性能分析

魏新利，李明辉，马新灵，侯中兰，孟祥睿，闫艳伟

(郑州大学 化工与能源学院，河南 郑州 450001)

摘要：对以自主设计的向心透平为膨胀机的有机朗肯循环低品位热能发电系统进行实验研究，结果表明：蒸发器的火用损失都是最大的，其次是冷凝器和向心透平，透平入口压力0.397 MPa、入口温度100.58 ℃时，蒸发器火用损失为3.81 kW，占总火用损失50.64%，冷凝器和透平火用损失为2.88和0.82 kW，分别占38.25%和10.89%.在实验基础上，用Aspen7.3模拟增加回热器对系统性能的影响，结果显示：热源温度和蒸发温度不变时，有回热器的ORC系统热力性能优于基本ORC系统.

关键词：有机朗肯循环；R123；实验研究；流程模拟；热力分析

0引言

受能源结构制约，我国工业生产中，存在着大量余热资源，尤其是150 ℃以下的低温余热，品位低，很难进行生产再利用[1].有机朗肯循环(organic rankine cycle，简称ORC)采用低沸点有机工质，将低品位热能转换为高品质电能，是低温余热利用的有效途径.有机工质多采用干流体，膨胀后处于过热区，不会侵蚀膨胀机叶片，所以在低温热能发电方面得到了广泛应用[2].

近年来，国内外学者对ORC系统的性能进行了很多研究与分析.SOMAYAJI C.等[3]用火用轮法和拓扑法对热源温度为300 ℃，蒸发压力为2.5 MPa的基本ORC进行火用分析，得到：蒸发器是具有最高影响系数(63.6%)和最大火用损失(40 kW)的部件，其次是膨胀机.ONDER KASKA等[4]对以R245fa为工质、废热源驱动的ORC系……