CN103374332A - 含有环戊烷的有机朗肯循环混合工质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一组含有环戊烷用于有机朗肯循环系统的混合工质，混合工质由环戊烷、HFC245fa和甲苯组成。将各组元物质按其指定的质量比，在常温下进行物理混合，静置至混合均匀。混合工质适合于蒸发温度为80-200℃的中低温朗肯循环系统。混合工质ODP为0，热工参数适宜：在中低温有机朗肯循环设计工况，如蒸发温度150℃，冷凝温度35℃，过热度为零度下，有机朗肯循环效率大于14%，单位质量输出净功基本在50kJ/kg以上，循环热利用率高。工质的三相点温度均在-90℃以下，临界温度超过150摄氏度，适用的范围较广。

Description

含有环戊烷的有机朗肯循环混合工质
技术领域
本发明属于热力系统中的循环工质，具体涉及一种中低温有机朗肯循环系统中的工质。
背景技术
近些年来，随着有机朗肯循环发电技术的日益成熟，作为中低温资源的类如太阳能、地热能以及生产余热等，展现出了较大的潜能和利用空间。以中低温有机朗肯循环为例，利用余热热源进行发电，不仅可以减少化石能源（煤，石油等）的消耗，还可以降低温室气体效应和环境污染。目前制约中低温（100-250℃）发电技术发展和推广的重要因素之一就是其效率低下，其中有机工质的选配对系统的效率影响最大。因此开发环境友好、循环性能优良、蒸发温度为80-200℃，适合有机朗肯循环系统的新型有机工质具有重要的意义和经济价值。
发明内容
本发明的目的是，提供一种蒸发温度为80-200℃适用于中低温朗肯循环系统、含有环戊烷的混合工质，使其具有较高的热力循环性能。
本发明的技术方案是：含有环戊烷用于有机朗肯循环系统的混合工质，混合工质由环戊烷（C5H10）和HFC245fa(CF3CH2CHF2)组成；或由环戊烷（C5H10）和甲苯（CH3C6H5）组成。其质量百分比分别为：C5H10/CF3CH2CHF2：10-90/90-10%，C5H10/CH3C6H5：20-80/80-20%。以上两种混合工质其各自组元物质质量百分数之和为100%。
本发明的制备放方法是，将各组元物质按其指定的质量比，在常温下进行物理混合，静置至混合均匀。
本发明中的三种组元物质：环戊烷（C5H10），HFC245fa(CF3CH2CHF2)和甲苯（CH3C6H5），其各自的物性参数如表1所示。
表1混合工质各组元基本性能参数
其中：Tb:正常沸点；Tc临界温度；Pc：临界压力；Tt：三相点温度。
Figure BDA00003460995700011
本发明具有以下几点有益效果：
（1）环保性能优良：本发明的ODP为0，具有良好的环境性能；（2）热工参数适宜：在中低温有机朗肯循环设计工况，如蒸发温度150℃，冷凝温度35℃，过热度为零度下，有机朗肯循环效率大于14%，单位质量输出净功基本在50kJ/kg以上（在汽轮机和工质本的等熵效率都在75%的条件下），循环性能优良；（3）循环热利用率高：由于本发明为二元非共沸混合工质，在相变过程中存在着温度滑移，与纯工质相比，可以实现更好的温度匹配，减少不可逆换热损失；（4）适用范围广：本发明工质的三相点温度均在-90℃以下，临界温度超过150摄氏度，适用的范围较广。
具体实施方式
将各组元物质按其指定的质量比，在常温下进行物理混合，静置至混合均匀，实施例中混合工质的各组员组分均值质量百分数。
实施例1：取80%C5H10、20%H FC-245fa,常温下进行混合后作为循环工质。
实施例2：取70%C5H10、30%H FC-245fa,常温下进行混合后作为循环工质。
实施例3：取60%C5H10、40%H FC-245fa,常温下进行混合后作为循环工质。
实施例4：取50%C5H10、50%H FC-245fa,常温下进行混合后作为循环工质。
实施例5：取40%C5H10、60%H FC-245fa,常温下进行混合后作为循环工质
实施例6：取30%C5H10、70%H FC-245fa,常温下进行混合后作为循环工质
实施例7：取70%C5H10、30%CH3C6H5,常温下进行混合后作为循环工质。
实施例8：取60%C5H10、40%CH3C6H5,常温下进行混合后作为循环工质。
实施例9：取50%C5H10、50%CH3C6H5,常温下进行混合后作为循环工质。
实施例10：取40%C5H10、60%CH3C6H5,常温下进行混合后作为循环工质。
实施例11：取30%C5H10、70%CH3C6H5,常温下进行混合后作为循环工质。
实施例12：取20%C5H10、80%CH3C6H5,常温下进行混合后作为循环工质。
循环系统的设计工况为：平均蒸发温度为150℃，平均冷凝温度为35℃，过热度为0，膨胀机和工质泵的等熵效率均为75%，根据循环计算，上述6个实施例的参数和有关循环性能指标如表2所示。
表2本发明实施例性能
Figure BDA00003460995700021
Figure BDA00003460995700031
表2续表
性能参数 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12
蒸发压力（kPa） 961.130 885.630 806.864 723.270 632.574 531.425
冷凝压力（kPa） 49.759 45.5939 41.228 36.510 31.202 24.910
膨胀比 19.328 19.324 19.359 19.473 19.776 20.585
单位质量净输出功(W) 87503.61 86980.52 86203.2 85221.36 84158.97 83340.55
朗肯循环效率(%) 18.368 18.000 17.611 17.253 16.958 16.827
蒸发温度滑移（℃） 13.876 17.519 20.256 21.814 21.788 19.461
冷凝温度滑移（℃） 20.309 24.029 26.583 27.985 27.998 25.914

Claims (2)

1.含有环戊烷的有机朗肯循环混合工质，其特征是所述混合工质由环戊烷（C5H10）和HFC245fa(CF3CH2CHF2)组成，其质量百分比为：C5H10/CF3CH2CHF2：10-90/90-10%，其两组元物质质量百分数之和为100％。
2.一种按照权利要求1所述的含有环戊烷的有机朗肯循环混合工质，其特征是所述混合工质由环戊烷（C5H10）和甲苯（CH3C6H5）组成，其质量百分比为：C5H10/CH3C6H5：20-80/80-20%，其两组元物质质量百分数之和为100％。
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