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Fig.1有机朗肯循环工艺流程图
其废热发电的工艺流程图如图1所示,其主要设备包括蒸发器、透平、冷凝器以及泵设备。整个流程中以有机物质作为工作介质,工作介质首先通过泵加压到一定的压力,然后在蒸发器中进行蒸发利用废热,加热后的饱和蒸汽或者过热蒸汽进入膨胀机进行做功并传至发热装置进行发电。被减压膨胀后的疲气则进入冷凝器进行冷凝并变成饱和液体,然后再用泵加压至蒸发器实现整个循环。
在整个过程中,原理为利用低温废热进行废热发电,因此在评判整个有机朗肯循环的能量利用效率时通常以
为指标进行衡算。
本文以恒温230℃为废热源温度,对以热源能量为1MW下的朗肯循环的模拟与优化如下:
1工作介质的选择
对于有机朗肯循环的工作介质的选择主要从环保,安全等各个角度进行考虑。另外,为了提高整个过程的能效,通过选取与热源温度相近或者稍微偏小的临界温度的物质作为介质。并且对于工作介质,其可以分为湿物质,干物质以及等熵物质。
湿物质即该物质在透平减压过程中溶液出现液化现象,这对汽轮机具有很大的损伤。比如水即为湿物质,其液化现象也较为严重。因此一般的工作介质最好选择干物质,其不易在减压过程中进行液化,对汽轮机有保护作用。
其判断方式主要通过观察物质的T-S图,如图1所示。通过判断T-S图曲线右侧的斜率即可以进行判断。对此,本文以正己烷为介质,其临界温度为234.45℃,临界压力为30.25bar(该值来自于Aspen PlusV8.4),因此本文的热力学方程采用P-R方程。
图2 流体性质判断
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