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2系统热力过程分析
ORC系统构成及热力循环如图1所示。其中:l~2为密封泵对工质加压过程;2~3为工质在蒸发器中吸收低品位余热的过程,为等压吸热过程;3~4a为工质在汽轮机中膨胀做功过程,为绝热过程(在理想状态下,即汽轮机内效率为1时,该过程在图1中为3~4s);4a-4~l为工质在冷凝器中的放热过程,为等压放热过程。当系统处于稳定状况时,在过程1~2中,泵消耗的功率为:
(1)式中:mf为工质的质量流率,kg/s;ηp为泵的效率%;h1和h2为状态l和2工质的比焓,j/g。
在过程2~3中,蒸发器中工质的吸热量为:Qe=mf(h3-h2)(2)式中:h3为状态3工质的比焓,J/g。
根据能量平衡原理,烟气出口温度为:式中:Tin为烟气的进口温度,K:mg为烟气的质量流率,kg/s:Cin。和Cout。。分别为烟气进、出口温度对应的定压比热容,J/(g˙K)。
在过程3-4a中,汽轮机的输出功率Wt为:Wt=mf(h3一h4s)ηt(4)
汽轮机采用单级形式,对汽轮机通流部分进行计算,循环过程中汽轮机内效率仇可表示为:ηt=(h4a-h3)/(h4s-h3)(5)式中:h4s和h4a分别为状态4s和4a工质的比焓,J/g。
在过程4a~l中,工质在冷凝器中的放热量为:Qc=mf(h4a-h1)(6)
根据热力学第一定律,循环系统的热效率
(7)
式中:ηp为泵的效率;ηt为汽轮机的效率;h1,h2和h3分别为状态1,2和3下工质的比焓,j/g;h4。为状态4s下工质的比焓,J/g。
烟气的㶲可表示为:Eg=mg[(hin-ha)-Ta(Sin-Sa)(8)
式中:hin为烟气进口处的比焓j/g;Ta瓦为环境温度'K;Sin;和Sa分别为进口温度和环境温度下烟气的比熵,J/(kg˙K)。
根据热力学第二定律,循环系统的㶲效率为:(9)
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