杨绪飞，戚风亮，刘秀龙，邹景煌，徐进良（华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室，北京 102206）



有机朗肯循环膨胀机入口过热度实验

杨绪飞，戚风亮，刘秀龙，邹景煌，徐进良
（华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室，北京 102206）

摘要：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2.35kW和59.7%；ORC系统净输出功、热效率和㶲效率分别为1.75kW、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㶲效率。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，膨胀机㶲损呈先增后减变化。

关键词：有机朗肯循环；过热度；热效率；㶲效率；㶲损

有机朗肯循环（organic Rankine cycle，ORC）是重要的中低温热源利用技术之一，可广泛应用于地热能[1-2]、太阳能[3-5]、工业余热[6-8]及发动机排气余热[9-10]等中低品位热源的利用。

膨胀机入口工质过热度是亚临界 ORC系统优化设计和运行监控的重要参数。长期以来，热力学分析普遍认为，膨胀机入口工质过热度等于或接近饱和蒸汽时，亚临界 ORC系统有最佳的热力学性能[11-13]。……