CN106528900A - 一种朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法 - Google Patents

一种朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106528900A
CN106528900A CN201510574408.4A CN201510574408A CN106528900A CN 106528900 A CN106528900 A CN 106528900A CN 201510574408 A CN201510574408 A CN 201510574408A CN 106528900 A CN106528900 A CN 106528900A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid working
working substance
cycle system
compound
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510574408.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106528900B (zh
Inventor
张磊
高为
余黎明
胡钰
王玉川
夏永强
陈毅敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Beijing Institute of Cold Energy Utilization of CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Original Assignee
China National Offshore Oil Corp CNOOC
CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Beijing Institute of Cold Energy Utilization of CNOOC Energy Technology and Services Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China National Offshore Oil Corp CNOOC, CNOOC Energy Technology and Services Ltd, Beijing Institute of Cold Energy Utilization of CNOOC Energy Technology and Services Ltd filed Critical China National Offshore Oil Corp CNOOC
Priority to CN201510574408.4A priority Critical patent/CN106528900B/zh
Publication of CN106528900A publication Critical patent/CN106528900A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106528900B publication Critical patent/CN106528900B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法，选择出对流体工质安全性贡献值高且污染性贡献值小的基团建立基团数据库；确定热发电循环系统的边界条件和所需流体工质材料的热物性参数范围，从基团数据库中筛选出各类基团，选择出的基团构建的化合物各项热物性参数值在相应边界条件下优于或等于CO2各项热物性参数值，对基团进行组合替换，形成化合物流体工质；确定热发电循环系统的目标函数；计算化合物流体工质的热物性参数，选择出满足热发电循环系统目标函数的化合物流体工质；对化合物流体工质进行化学合成可行性验证，将通过验证的化合物流体工质应用于热发电循环系统工程。本发明可广泛应用于热发电循环系统中。

Description

一种朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法
技术领域
本发明涉及一种工质材料的构建方法及朗肯循环系统，特别是关于一种朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法。
背景技术
朗肯循环系统目前在国内余热发电领域应用较为成熟，被广泛应用于热力学循环发电系统中，为我国节能减排事业做出了重要贡献。如图1所示，热力学循环发电系统中使用的单级朗肯循环系统，其流体工质经预热器(图中为标出)预热后进入蒸发器1，在蒸发器1内吸热蒸发成为气体，随后经第一汽轮机2对外做功，从第一汽轮机2出来的流体工质首先进入预热器，在预热器中对将要进入蒸发器1的流体工质进行预热，温度降低的流体工质在冷凝器3中进一步冷凝到饱和态，冷凝器3将流体工质在冷凝器3中放出的热量输出进行利用。冷凝到饱和态的流体工质再经压泵4压缩，最后进入蒸发器1，完成一次循环过程。单级朗肯循环系统虽然完成了对动力的循环利用，但流体工质的传热损失较大，且对热量利用不充分。
朗肯循环系统中流体工质材料对循环热效率具有很大的影响，现有的流体工质选取方法主要有以下两种：(1)在已有的流体工质中进行选择筛取，此种方法简单成熟，但选择范围较窄，很难选出各方面性能较好的流体工质。(2)将两个或多个化合物进行混合形成混合流体工质，此种方法可以克服单个化合物存在的问题，如对其易燃性、容量大等缺点可根据需要进行调整。但就已有的混合流体工质而言，应用于某些条件下尤其是超低温条件发电过程的流体工质研究仍不成熟，且化合物本身一些热力学性质，如可燃性等，仍然需要进一步研究改进。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种流体工质性能合适，对热量利用充分，循环热效率高的朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法，具有便捷，高效，节约成本的优点。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种朗肯循环系统流体工质材料构建方法，其特征在于，所述方法具有以下步骤：1)选择出对流体工质安全性贡献值高且污染性贡献值小的基团建立基团数据库；2)确定热发电循环系统的边界条件和所需流体工质材料在相应边界条件下的热物性参数范围，以CO2各项热物性参数值为标准，从基团数据库中筛选出各类基团，选择出的基团构建的化合物各项热物性参数值在相应边界条件下优于或等于CO2各项热物性参数值，利用数学随机组合法对基团进行组合替换，形成化合物流体工质；3)确定热发电循环系统的目标函数为f＝min(cp/ΔH)或f＝max(λ/cp)或f＝min(η/λ)或f＝max(F/cp)，其中，min表示最小值，max表示最大值，ΔH为化合物流体工质的蒸发焓，cp为化合物流体工质比热容，λ为化合物流体工质的导热系数，η为化合物流体工质的粘度值，F为化合物流体工质的闪点；4)计算步骤2)中形成的化合物流体工质在临界温度下的热物性参数，从形成的化合物流体工质中选择出满足热发电循环系统目标函数的化合物流体工质；5)对步骤4)中选择出的化合物流体工质进行化学合成可行性验证，可行性即化合物能否通过物理反应或化学反应合成，将通过化学合成可行性验证的化合物流体工质应用于热发电循环系统工程。
所述步骤1)中，所述安全性贡献值高指基团中不含有对环境造成危害的F、Cl、S元素；以CO2的GWP值和ODP值为标准，所述污染性贡献值小指基团对GWP的贡献值小于CO2的GWP值及对ODP的贡献值小于CO2的ODP值；其中，GWP为温室效应系数，ODP为臭氧层破坏系数。
所述步骤2)中，边界条件包括热源温度范围、循环最高压力和膨胀机压比，热物性包括导热性、比热容、粘度、蒸发焓、闪点。
所述步骤2)中，采用模拟退火算法从基团数据库中筛选基团。
一种采用上述流体工质材料构建方法的朗肯循环系统，其特征在于：所述系统为回热朗肯循环系统，其包括蒸发器、第一汽轮机、冷凝器、压力泵和回热装置；所述蒸发器出口经所述第一汽轮机连接所述回热装置的第一进口，所述回热装置的第一出口依次连接所述冷凝器和压力泵的进口，所述压力泵的出口连接所述回热装置的第二进口，所述回热装置的第二出口连接所述蒸发器入口。
一种采用上述流体工质材料构建方法的朗肯循环系统，其特征在于：所述系统为再热朗肯循环系统，其包括蒸发器、第一汽轮机、冷凝器、压力泵、再热器和第二汽轮机；所述蒸发器出口经所述第一汽轮机连接所述再热器进口，所述再热器出口连接所述第二汽轮机进口，所述第二汽轮机出口经所述冷凝器连接所述压力泵的进口，所述压力泵的出口连接所述蒸发器进口。
一种采用上述流体工质材料构建方法的朗肯循环系统，其特征在于：所述系统为朗肯-布雷顿两级联合循环系统，其包括蒸发器、第一汽轮机、冷凝器、压力泵、回热锅炉、膨胀机、冷却器和压缩机；所述蒸发器出口经所述第一汽轮机连接所述回热锅炉的第一进口，所述回热锅炉的第一出口依次连接所述膨胀机、冷却器和压缩机的进口，所述压缩机的出口连接所述回热锅炉的第二进口；所述回热锅炉的第二出口经所述冷凝器连接所述压力泵的进口，所述压力泵的出口连接所述蒸发器进口。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于采用根据热发电循环系统的边界条件和所需流体工质材料在相应边界条件下的热物性参数范围，利用数学随机组合法对安全性贡献值高且污染性贡献值小的基团进行组合替换，合成满足发电循环系统要求的化合物流体工质，可有效地改善化合物流体工质的热物性，针对热发电循环系统选择出最优热物性的化合物流体工质，进而提高整个热发电循环系统的循环热效率。2、本发明由于采用回热装置，使得冷凝到饱和态的流体工质在返回蒸发器之前在回热装置中吸收来自第一汽轮机的流体工质释放的热量，提高了热量的有效利用率，减少了循环过程中的热能损失。3、本发明由于采用再热装置和第二汽轮机，使得流体工质在第一汽轮机中做功后回到再热器中再次加热，进入第二汽轮机二次做功，使得循环系统在不改变循环蒸发温度的条件下增加了循环输出功。4、本发明由于采用朗肯-布雷顿两级联合循环系统，使得流体工质在膨胀机中二次做功，有效利用了系统中的热量，减少了能量的浪费。综上所述，本发明可以广泛应用于热发电循环系统中。
附图说明
图1是现有技术中的单级朗肯循环系统示意图；
图2是本发明的回热朗肯循环系统示意图；
图3是本发明的再热朗肯循环系统示意图；
图4是本发明的朗肯-布雷顿两级联合循环系统示意图。
具体实施方式
本发明不同于常规的通过比较不同工质热力学循环系统的热效率来选择工质。而是从提高热力学循环效率的机理出发，通过改善流体工质的热物性，或者针对循环系统选择最优热物性的流体工质，来提高循环效率。下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供一种朗肯循环系统流体工质材料构建方法，包括以下步骤：
1)基于热发电循环原理及化合物热物性原理，选择出对流体工质安全性贡献值高且污染性贡献值小的基团建立基团数据库。其中，安全性贡献值高指基团中不含有对环境造成危害的F、Cl、S元素，以CO2的GWP值和ODP值为标准，污染性贡献值小指基团对GWP(温室效应系数)的贡献值小于CO2的GWP值及对ODP(臭氧层破坏系数)的贡献值小于CO2的ODP值。基团数据库中筛选出的基团所构建的流体化合物满足天然碳氢化合物的特点。
2)确定热发电循环系统的边界条件和所需流体工质材料在相应边界条件下的热物性参数范围，其中，边界条件包括热源温度范围、循环最高压力和膨胀机压比，热物性包括导热性、比热容、粘度、蒸发焓、闪点，以CO2各项热物性参数值为标准，从基团数据库中筛选出各类基团，选择出的基团构建的化合物各项热物性参数值在相应边界条件下优于或等于CO2各项热物性参数值，利用数学随机组合法对基团进行组合替换，形成化合物流体工质。
其中，采用模拟退火算法从基团数据库中筛选基团。
3)确定热发电循环系统的目标函数为f＝min(cp/ΔH)或f＝max(λ/cp)或f＝min(η/λ)或f＝max(F/cp)，其中，min表示最小值，max表示最大值，ΔH为化合物流体工质的蒸发焓，cp为化合物流体工质比热容，λ为化合物流体工质的导热系数，η为化合物流体工质的粘度值，F为化合物流体工质的闪点。
4)计算步骤2)中形成的化合物流体工质在临界温度下的热物性参数，从形成的化合物流体工质中选择出满足热发电循环系统目标函数的化合物流体工质。
5)对步骤4)中选择出的化合物流体工质进行化学合成可行性验证，可行性即化合物能否通过物理反应或化学反应合成。将通过化学合成可行性验证的化合物流体工质应用于热发电循环系统工程。
实施例1
如图1所示，单级朗肯循环系统包括蒸发器1、第一汽轮机2、冷凝器3、压力泵4，其工作过程为：流体工质在蒸发器1内吸热蒸发成为气体后，经第一汽轮机2对外做功，从第一汽轮机2出来的流体工质进入冷凝器3中进一步冷凝到饱和态，冷凝器3将流体工质在冷凝器3中放出的热量输出进行利用。冷凝到饱和态的流体工质再经压力泵4压缩后返回蒸发器1，完成一次循环过程。
单级朗肯循环系统的流体工质材料的构建方法包括以下步骤：
1)基于热发电循环原理及化合物热物性原理，选择出对流体工质安全性贡献值高且污染性贡献值小的基团建立基团数据库，如表1所示。基团数据库中排除掉了含F、Cl、S元素的基团，重点考虑C元素和H元素的基团；使得基团数据库中筛选出的基团所构建的流体化合物满足天然碳氢化合物的特点。
表1用于工质流体构建的基团信息
2)确定单级朗肯循环系统的边界条件和所需流体工质材料在相应边界条件下的热物性参数范围，其中热源温度范围为300K-500K、循环最高压力为6MPa、膨胀机压比为5.0。采用模拟退火算法从基团数据库中选择出基团-NH2，-O-，-OH,-CH3，Br-，I-，>CO，-COOH，-COO-，-NH，-CN，-NO2，利用数学随机组合法对基团进行组合替换，形成化合物流体工质。
3)确定单级朗肯循环系统的目标函数为f＝min(cp/ΔH)。
4)计算步骤2)中形成的化合物流体工质在临界温度下的热物性参数，从中选择出满足单级朗肯循环系统目标函数的NH3H2O、CH3COCH3和CH3OH前三种化合物流体工质，其循环热效率及热物性参数如表2所示。
表2 NH3H2O、CH3COCH3和CH3OH的循环热效率及热物性参数
5)对选择出的NH3H2O、CH3COCH3和CH3OH前三种化合物流体工质进行化学合成可行性验证，将通过化学合成可行性验证的化合物流体工质应用于单级朗肯循环系统工程。
如图2所示，本发明还提供一种采用上述流体工质材料构建方法构建流体工质材料的回热朗肯循环系统，其包括蒸发器1、第一汽轮机2、冷凝器3、压力泵4和回热装置5。蒸发器1的出口经第一汽轮机2连接回热装置5的第一进口，回热装置5的第一出口依次连接冷凝器3和压力泵4的进口，压力泵4的出口连接回热装置5的第二进口，回热装置5的第二出口连接蒸发器1的入口。
回热朗肯循环系统的工作过程为：流体工质在蒸发器1内吸热蒸发成为气体后，经第一汽轮机2对外做功，从第一汽轮机2出来的流体工质进入回热装置进一步释放热量后，进入冷凝器3中进一步冷凝到饱和态，冷凝器3将流体工质在冷凝器3中放出的热量输出进行利用。冷凝到饱和态的流体工质再经压力泵4压缩后返回至回热装置5，在回热装置5中吸收来自第一汽轮机2的流体工质释放的热量，随后进入蒸发器1，完成一次循环过程。
回热朗肯循环系统的流体工质材料构建方法包括以下步骤：
1)基于热发电循环原理及化合物热物性原理，选择出对流体工质安全性贡献值高且污染性贡献值小的基团建立基团数据库，如表1所示。基团数据库中排除掉了含F、Cl、S元素的基团，重点考虑C元素和H元素的基团；使得基团数据库中筛选出的基团所构建的流体化合物满足天然碳氢化合物的特点。
2)确定回热朗肯循环系统的边界条件和所需流体工质材料在相应边界条件下的热物性参数范围，其中热源温度范围为300K-500K、循环最高压力为6MPa、膨胀机压比为5.0。采用模拟退火算法从基团数据库中选择出基团>C<，-CH<，-N<，>CH2，＝CH2，I-，Br-，CH3-，>CO，-COOH，-COO-，-NH，-CN，-NO2，利用数学随机组合法对基团进行组合替换，形成化合物流体工质。
3)确定回热朗肯循环系统的目标函数为f＝max(λ/cp)。
4)计算步骤2)中形成的化合物流体工质在相应临界温度下的热物性参数，从中选择出满足回热朗肯循环系统目标函数的CH2＝CHCH3、CH(CH3)3和C(CH3)4前三种化合物流体工质，其循环热效率及热物性参数如表3所示。
表3 CH2＝CHCH3、CH(CH3)3和C(CH3)4的循环热效率及热物性参数
5)对选择出的CH2＝CHCH3、CH(CH3)3和C(CH3)4前三种化合物流体工质进行化学合成可行性验证，将通过化学合成可行性验证的化合物流体工质应用于单级朗肯循环系统工程。
如图3所示，本发明还提供一种采用上述流体工质材料构建方法构建流体工质材料的再热朗肯循环系统，其包括蒸发器1、第一汽轮机2、冷凝器3、压力泵4、再热器6和第二汽轮机7。蒸发器1的出口经第一汽轮机2连接再热器6进口，再热器6出口连接第二汽轮机7进口，第二汽轮机7出口经冷凝器3连接压力泵4的进口，压力泵4的出口连接蒸发器1进口。
再热朗肯循环系统的工作过程为：流体工质在蒸发器1内吸热蒸发成为气体后，经第一汽轮机2对外做功，从第一汽轮机2出来的流体工质进入再热装置6再次加热后进入第二汽轮机7中进行二次做功，完成二次做功的流体工质进入冷凝器3中进一步冷凝到饱和态，冷凝器3将流体工质在冷凝器3中放出的热量输出进行利用。冷凝到饱和态的流体工质再经压力泵4压缩后进入蒸发器1，完成一次循环过程。
再热朗肯循环系统的流体工质材料构建方法包括以下步骤：
1)基于热发电循环原理及化合物热物性原理，选择出对流体工质安全性贡献值高且污染性贡献值小的基团建立基团数据库，如表1所示。基团数据库中排除掉了含F、Cl、S元素的基团，重点考虑C元素和H元素的基团；使得基团数据库中筛选出的基团所构建的流体化合物满足天然碳氢化合物的特点。
2)确定再热朗肯循环系统的边界条件和所需流体工质材料在相应边界条件下的热物性参数范围，其中热源温度范围为300K-500K、循环最高压力为6MPa、膨胀机压比为5.0。采用模拟退火算法从基团数据库中选择出基团-CH3，-CH2-，>CH-，>C<，＝CH2，＝CH-，-＝CH，>CO，-COOH，-COO-，-NH，-CN，-NO2，利用数学随机组合法对基团进行组合替换，形成化合物流体工质。
3)确定再热朗肯循环系统的目标函数为f＝min(η/λ)。
4)计算步骤2)中形成的化合物流体工质在临界温度下的热物性参数，从中选择出满足再热朗肯循环系统目标函数的CH3CH2CH3、CH2＝CHCH3和CH3CH2CH2CH3前三种化合物流体工质，其输出功及热物性参数如表4所示。
表4 CH3CH2CH3、CH2＝CHCH3和CH3CH2CH2CH3的输出功及热物性参数
5)对选择出的CH3CH2CH3、CH2＝CHCH3和CH3CH2CH2CH3前三种化合物流体工质进行化学合成可行性验证，将通过化学合成可行性验证的化合物流体工质应用于再热朗肯循环系统工程。
如图4所示，本发明还提供一种采用上述流体工质材料构建方法构建流体工质材料的朗肯-布雷顿两级联合循环系统，其包括蒸发器1、第一汽轮机2、冷凝器3、压力泵4、回热锅炉8、膨胀机9、冷却器10和压缩机11。蒸发器1出口经第一汽轮机2连接回热锅炉8的第一进口，回热锅炉8的第一出口依次连接膨胀机9、冷却器10和压缩机11的进口，压缩机11的出口连接回热锅炉8的第二进口；回热锅炉8的第二出口经冷凝器3连接压力泵4的进口，压力泵4的出口连接蒸发器1进口。
朗肯-布雷顿两级联合循环系统的工作过程为：流体工质在蒸发器1内吸热蒸发成为气体后，经第一汽轮机2对外做功，从第一汽轮机2出来的流体工质进入回热锅炉8，在锅炉8中与下级布雷顿循环流体工质进行热交换，加热下级流体工质。随后进入冷凝器3中进一步冷凝到饱和态，冷凝器3将流体工质在冷凝器3中放出的热量输出进行利用。冷凝到饱和态的流体工质再经压力泵4压缩后进入蒸发器1，完成上级郎肯循环过程。布雷顿循环流体工质在换热器8中与上级流体工质换热蒸发，进入膨胀机9膨胀做功。随后进入冷却器10中冷凝，冷凝后的流体工质在压缩机11中升压，最后回流到换热器8，完成下级循环过程。
朗肯-布雷顿两级联合循环系统的流体工质材料构建方法包括以下步骤：
1)基于热发电循环原理及化合物热物性原理，选择出对流体工质安全性贡献值高且污染性贡献值小的基团建立基团数据库，如表1所示。基团数据库中排除掉了含F、Cl、S元素的基团，重点考虑C元素和H元素的基团；使得基团数据库中筛选出的基团所构建的流体化合物满足天然碳氢化合物的特点。
2)确定朗肯-布雷顿两级联合循环系统的边界条件和所需流体工质材料在相应边界条件下的热物性参数范围，其中热源温度范围为300K-500K、循环最高压力为6MPa、膨胀机压比为5.0。采用模拟退火算法从基团数据库中选择出基团I-，-CN，-COO-，-CO-，-NO2，-CHO，Br-，-NH2，-CH3，-CH2-，>CH-，>C<，＝CH2，＝CH-，-＝CH，OH-，利用数学随机组合法对基团进行组合替换，形成化合物流体工质。
3)确定朗肯-布雷顿两级联合循环系统的目标函数为f＝max(F/cp)。
4)计算步骤2)中形成的化合物流体工质在临界温度下的热物性参数，从中选择出满足朗肯-布雷顿两级联合循环系统目标函数的CH3CHO、H2O和CH2＝CHCH2CH3前三种化合物流体工质，其饱和蒸汽压及热物性参数如表5所示。
表5 CH3CHO、H2O和CH2＝CHCH2CH3的饱和蒸汽压及热物性参数
5)对选择出的CH3CHO、H2O和CH2＝CHCH2CH3前三种化合物流体工质进行化学合成可行性验证，通过化学合成可行性验证的化合物流体工质即可应用于朗肯-布雷顿两级联合循环系统工程。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种朗肯循环系统流体工质材料构建方法，其特征在于，所述方法具有以下步骤：
1)选择出对流体工质安全性贡献值高且污染性贡献值小的基团建立基团数据库；
2)确定热发电循环系统的边界条件和所需流体工质材料在相应边界条件下的热物性参数范围，以CO2各项热物性参数值为标准，从基团数据库中筛选出各类基团，选择出的基团构建的化合物各项热物性参数值在相应边界条件下优于或等于CO2各项热物性参数值，利用数学随机组合法对基团进行组合替换，形成化合物流体工质；
3)确定热发电循环系统的目标函数为f＝min(cp/ΔH)或f＝max(λ/cp)或f＝min(η/λ)或f＝max(F/cp)，其中，min表示最小值，max表示最大值，ΔH为化合物流体工质的蒸发焓，cp为化合物流体工质比热容，λ为化合物流体工质的导热系数，η为化合物流体工质的粘度值，F为化合物流体工质的闪点；
4)计算步骤2)中形成的化合物流体工质在临界温度下的热物性参数，从形成的化合物流体工质中选择出满足热发电循环系统目标函数的化合物流体工质；
5)对步骤4)中选择出的化合物流体工质进行化学合成可行性验证，可行性即化合物能否通过物理反应或化学反应合成，将通过化学合成可行性验证的化合物流体工质应用于热发电循环系统工程。
2.如权利要求1所述的一种朗肯循环系统流体工质材料构建方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述安全性贡献值高指基团中不含有对环境造成危害的F、Cl、S元素；以CO2的GWP值和ODP值为标准，所述污染性贡献值小指基团对GWP的贡献值小于CO2的GWP值及对ODP的贡献值小于CO2的ODP值；其中，GWP为温室效应系数，ODP为臭氧层破坏系数。
3.如权利要求1所述的一种朗肯循环系统流体工质材料构建方法，其特征在于：所述步骤2)中，边界条件包括热源温度范围、循环最高压力和膨胀机压比，热物性包括导热性、比热容、粘度、蒸发焓、闪点。
4.如权利要求2所述的一种朗肯循环系统流体工质材料构建方法，其特征在于：所述步骤2)中，边界条件包括热源温度范围、循环最高压力和膨胀机压比，热物性包括导热性、比热容、粘度、蒸发焓、闪点。
5.如权利要求1～4任一项所述的一种朗肯循环系统流体工质材料构建方法，其特征在于：所述步骤2)中，采用模拟退火算法从基团数据库中筛选基团。
6.一种采用如权利要求1～5任一项所述流体工质材料构建方法的朗肯循环系统，其特征在于：所述系统为回热朗肯循环系统，其包括蒸发器、第一汽轮机、冷凝器、压力泵和回热装置；所述蒸发器出口经所述第一汽轮机连接所述回热装置的第一进口，所述回热装置的第一出口依次连接所述冷凝器和压力泵的进口，所述压力泵的出口连接所述回热装置的第二进口，所述回热装置的第二出口连接所述蒸发器入口。
7.一种采用如权利要求1～5任一项所述流体工质材料构建方法的朗肯循环系统，其特征在于：所述系统为再热朗肯循环系统，其包括蒸发器、第一汽轮机、冷凝器、压力泵、再热器和第二汽轮机；所述蒸发器出口经所述第一汽轮机连接所述再热器进口，所述再热器出口连接所述第二汽轮机进口，所述第二汽轮机出口经所述冷凝器连接所述压力泵的进口，所述压力泵的出口连接所述蒸发器进口。
8.一种采用如权利要求1～5任一项所述流体工质材料构建方法的朗肯循环系统，其特征在于：所述系统为朗肯-布雷顿两级联合循环系统，其包括蒸发器、第一汽轮机、冷凝器、压力泵、回热锅炉、膨胀机、冷却器和压缩机；所述蒸发器出口经所述第一汽轮机连接所述回热锅炉的第一进口，所述回热锅炉的第一出口依次连接所述膨胀机、冷却器和压缩机的进口，所述压缩机的出口连接所述回热锅炉的第二进口；所述回热锅炉的第二出口经所述冷凝器连接所述压力泵的进口，所述压力泵的出口连接所述蒸发器进口。
CN201510574408.4A 2015-09-10 2015-09-10 一种朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法 Active CN106528900B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510574408.4A CN106528900B (zh) 2015-09-10 2015-09-10 一种朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510574408.4A CN106528900B (zh) 2015-09-10 2015-09-10 一种朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106528900A true CN106528900A (zh) 2017-03-22
CN106528900B CN106528900B (zh) 2023-05-05

Family

ID=58346037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510574408.4A Active CN106528900B (zh) 2015-09-10 2015-09-10 一种朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106528900B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107016187A (zh) * 2017-03-31 2017-08-04 天津大学 一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法
CN108491579A (zh) * 2018-02-23 2018-09-04 天津大学 一种多目标循环性能优化筛选混合工质的方法
CN110555255A (zh) * 2019-08-27 2019-12-10 天津大学 一种基于热力过程组合的热力循环构建和筛选方法
CN110909459A (zh) * 2019-11-09 2020-03-24 天津大学 有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法
CN111816264A (zh) * 2020-07-21 2020-10-23 中南大学 一种基于机器学习的有机朗肯循环工质设计方法
CN111946409A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 中国中原对外工程有限公司 匹配钠堆的超临界co2布雷顿循环设计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070019708A1 (en) * 2005-05-18 2007-01-25 Shiflett Mark B Hybrid vapor compression-absorption cycle
US20140131614A1 (en) * 2011-07-22 2014-05-15 Asahi Glass Company, Limited Working medium for heat cycle and heat cycle system
US20140305125A1 (en) * 2011-04-21 2014-10-16 Emmaljunga Barnvagnsfabrik Ab Working fluid for rankine cycle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070019708A1 (en) * 2005-05-18 2007-01-25 Shiflett Mark B Hybrid vapor compression-absorption cycle
CN101175953A (zh) * 2005-05-18 2008-05-07 纳幕尔杜邦公司 混合蒸气压缩-吸收循环
US20140305125A1 (en) * 2011-04-21 2014-10-16 Emmaljunga Barnvagnsfabrik Ab Working fluid for rankine cycle
US20140131614A1 (en) * 2011-07-22 2014-05-15 Asahi Glass Company, Limited Working medium for heat cycle and heat cycle system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ATHANASIOS I. PAPADOPOULOS等: "On the systematic design and selection of optimal working fluids for Organic Rankine Cycles" *
张磊等: "LNG 冷能发电系统工质优化研究" *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107016187A (zh) * 2017-03-31 2017-08-04 天津大学 一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法
CN108491579A (zh) * 2018-02-23 2018-09-04 天津大学 一种多目标循环性能优化筛选混合工质的方法
CN111946409A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 中国中原对外工程有限公司 匹配钠堆的超临界co2布雷顿循环设计方法
CN110555255A (zh) * 2019-08-27 2019-12-10 天津大学 一种基于热力过程组合的热力循环构建和筛选方法
CN110555255B (zh) * 2019-08-27 2023-05-02 天津大学 一种基于热力过程组合的热力循环构建和筛选方法
CN110909459A (zh) * 2019-11-09 2020-03-24 天津大学 有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法
CN110909459B (zh) * 2019-11-09 2024-03-19 天津大学 有机朗肯循环的智能构建与工质协同优化方法
CN111816264A (zh) * 2020-07-21 2020-10-23 中南大学 一种基于机器学习的有机朗肯循环工质设计方法
CN111816264B (zh) * 2020-07-21 2024-01-12 中南大学 一种基于机器学习的有机朗肯循环工质设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106528900B (zh) 2023-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106528900A (zh) 一种朗肯循环系统及其流体工质材料构建方法
CN102099551B (zh) 热电能量存储系统和用于储存热电能量的方法
US8695344B2 (en) Systems, methods and apparatuses for converting thermal energy into mechanical and electrical power
CN106762489A (zh) 一种基于低温太阳能及液化天然气冷能的发电系统
CN106016814A (zh) 一种串并联耦合吸收式热泵系统
KR20080038233A (ko) 증기 터빈 사이클
JPS63277808A (ja) 作動流体として混合物を使用する熱力学サイクル方法
CN207944993U (zh) 一种集成超临界co2循环的燃煤二次再热汽轮发电机组
CN104061027B (zh) 二次再热汽轮机热力系统的高温抽汽冷却系统
CN107503814A (zh) 带有喷射式气液混合回热装置的有机朗肯循环发电系统
CN109519243A (zh) 超临界co2和氨水联合循环系统及发电系统
CN204941627U (zh) 一种采用流体工质材料的朗肯循环系统
CN103485848A (zh) 与一次再热主汽轮机同轴布置的背压抽汽小汽轮机热力系统
CN210004623U (zh) 一种深度回收烟气余热燃气锅炉供热系统
Sharma et al. Review and preliminary analysis of organic rankine cycle based on turbine inlet temperature
CN106703908A (zh) 一种带有相变储能换热器的朗肯循环系统
CN104457297A (zh) 一种烧结余热回收方法及系统
CN203499741U (zh) 与一次再热主汽轮机同轴布置的背压抽汽小汽轮机热力系统
US20120324885A1 (en) Geothermal power plant utilizing hot geothermal fluid in a cascade heat recovery apparatus
JP2017072124A (ja) 排熱回収システム
CN107869857A (zh) 一种基于第二类吸收式混合热泵
Mikielewicz et al. Utilisation of bleed steam heat to increase the upper heat source temperature in low-temperature ORC
CN103375206A (zh) 电力和水联合产生系统以及方法
JPH08105304A (ja) 複流サイクルプラント
CN101397983A (zh) 工质相变焓差海水温差动力机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant