CN107016187A - 一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法 - Google Patents

Abstract

一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法：考虑冷却水循环建立热动力学模型；通过热力学第一定律、第二定律计算得到系统净输出功、水泵耗功、热效率、效率、不可逆损失，根据蒸发温度和膨胀比对系统热力学性能的影响，确定最佳蒸发温度；在最佳蒸发温度下计算蒸发器和冷凝器换热面积，定义经济性目标函数为系统净输出功与蒸发器和冷凝器面积的比值，综合评价函数为经济性目标函数和效率的加权和，以综合评价函数为优化目标确定最佳冷凝温度；根据最佳蒸发温度和最佳冷凝温度，确定工质质量、冷却水质量、蒸发压力、冷凝压力、膨胀比、净输出功、热效率和不可逆损失系统参数。本发明能够确定最优的蒸发温度和冷凝温度，从而确定最优的系统参数。

Description

一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法

技术领域

本发明涉及一种有机朗肯循环系统参数的优化方法。特别是涉及一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法。

背景技术

工业过程产生的中低温烟气和内燃机尾气余热资源如不能被有效地回收利用，不仅浪费了能源，还使得热污染成为了严重的环境问题。有机朗肯循环作为解决中低温余热回收发电的一种新型环保型的发电技术，它可以用有机工质将中低温烟气余热回收后进行发电，成为回收低品位热能有效的技术途径。

目前针对烟气余热回收利用的有机朗肯循环技术研究较多，但总体来说还处于探索和起步阶段，对有机朗肯循环系统的优化研究大多停留在热力学层面，结合热源特点(变工况温度变化、放热温降等)进行工质优选和循环参数优化，通常设定冷凝温度，优化其他变量(蒸发温度或过热度)，忽略冷却水泵耗功对系统性能的影响。有机工质的冷凝温度是影响系统性能和冷却水循环泵功消耗的关键因素，因为有机朗肯循环系统效率相对低，冷凝过程放热量大，冷却水量需求大，冷却水泵耗功对系统净输出功的影响较大，忽略冷却水泵耗功会对系统优化结果造成一定的误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种广泛应用于烟气余热发电系统优化设计的确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法。

本发明所采用的技术方案是：一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法，包括如下步骤：

1)考虑冷却水循环建立热动力学模型，是根据耦合热源热力学反问题分析方法，选择烟气余热排放温度和流量，考虑烟气余热回收后的低温腐蚀问题，确定蒸发器烟气侧出口温度，高于烟气酸露点温度10℃-20℃，最大程度回收余热资源；

2)通过热力学第一定律、第二定律计算得到系统净输出功、水泵耗功、热效率、效率、不可逆损失，根据蒸发温度和膨胀比对系统热力学性能的影响，确定最佳蒸发温度；

3)在最佳蒸发温度下，计算蒸发器和冷凝器的换热面积，定义经济性目标函数为系统净输出功与蒸发器和冷凝器面积的比值，综合评价函数为经济性目标函数和效率的加权和，以综合评价函数为优化目标确定最佳冷凝温度；

4)根据得到的最佳蒸发温度和最佳冷凝温度，确定工质质量、冷却水质量、蒸发压力、冷凝压力、膨胀比、净输出功、热效率和不可逆损失系统参数。

步骤1)所述的建立热动力学模型，包括：

(1)烟气在蒸发器的放热过程

Q_wh＝c_egm_eg(T_in-T_out) (1)

Q_wh＝Q_eva (2)

式中Q_wh为烟气放热量，c_eg为烟气平均比热容，m_eg为烟气质量流量，T_in为烟气进口温度，T_out为烟气出口温度，Q_eva为工质吸收的热量；

(2)有机工质在蒸发器的吸热过程

Q_eva＝m_wf(h₁-h₄) (3)

式中m_wf为工质的质量，T₀为环境温度，T_H为热源的平均温度，h为比焓，S为比熵，I_eva为蒸发器的不可逆损失；

(3)膨胀机的膨胀做功过程

w_exp＝m_wf(h₁-h₂) (5)

I_exp＝T₀m_wf(s₂-s₁) (6)

式中w_exp为膨胀机的输出功，I_exp为膨胀机的不可逆损失；

(4)冷凝器的冷凝过程

Q_con＝m_wf(h₂-h₃) (7)

式中Q_con为冷凝器的发热量，T_L为冷源的平均温度，I_con为冷凝器的不可逆损失；

(5)工质泵的加压过程

w_p＝m_wf(h₄-h₃) (9)

I_p＝T₀m_wf(s₄-s₃) (10)

式中w_p为工质泵耗功，I_p为工质泵的不可逆损失；

(6)循环水的冷却过程

Q_con＝Q_cp (11)

Q_cp＝c_cpm_cpΔT (12)

w_cp＝m_cp(p_cp,out-p_cp,in)v/η_cp (13)

式中Q_cp为冷却水的吸热量，c_cp为冷却水的比热容，m_cp为冷却水的质量流量，ΔT为对数换热平均温差，水的比容在液相压缩过程中近似不变，视为绝热压缩，压缩功为0kW，水泵耗功与冷却水进出口压差成正比，P_cp，out为冷却水的出口压力，P_cp，in为冷却水的进口压力，ν为冷却水的比热容，η_cp为水泵的效率；

(7)系统净输出功率：

w_net＝w_exp-w_p-w_cp (15)

(8)系统热效率：

(9)系统效率：

(10)系统总不可逆损失计算公式：

步骤2)所述的根据蒸发温度和膨胀比对系统热力学性能的影响，确定最佳蒸发温度是以膨胀比为定值，使蒸发温度在设定范围变化，取得到最大的系统净输出功、热效率、效率、最小的水泵耗功和不可逆损失时的温度为最佳蒸发温度。

步骤3)所述的计算蒸发器和冷凝器的换热面积是：

蒸发器和冷凝器的面积计算公式为，

式中K_j为蒸发器和冷凝器的总换热系数，ΔT_j为对数平均温差；

蒸发器和冷凝器总换热系数K按下式计算，

式中δ为蒸发器和冷凝器板厚度，λ为金属板的导热系数，H₁为蒸发器内工质侧气相部分、液相部分、气液两相部分的对流换热系数，或冷凝器内气相部分、液相部分的对流换热系数，H₂为蒸发器内烟气侧对流换热系数或冷凝器内冷却水侧对流换热系数；其中，蒸发器内：工质侧液相部分或气相部分对流换热系数H₁按H_w,f计算，气液两相部分按H_b计算，烟气侧对流换热系数H₂按H_w,f计算；冷凝器内：工质侧气相部分对流换热系数H₁按H_w,f计算，气液两相部分对流换热系数H₁按H_c计算，冷却水侧对流换热系数H₂按H_w计算，具体如下：

蒸发器内烟气侧对流换热系数H₂，或蒸发器内工质侧液相部分、工质侧气相部分对流换

热系数H₁，或冷凝器内工质侧气相部分对流换热系数H₁，均采用缺口高度为25％的弓形

折流板时的对流换热系数公式进行计算，

Re为流体的雷诺数，Pr为流体的普朗特数，λ为流体的热导率，d为管径，μ为流体动力

粘度，μ_w为流体在管壁温度下的动力粘度；

蒸发器内工质侧气液两相部分对流热系数H₁是根据蒸发器设计手册采用蒸发换热模型进行计算：

式中C_l为液相比热容，P为压力，σ为表面张力，λ_l为液相导热系数，γ为蒸发潜热，q为热流密度；

冷凝器内工质侧气液两相部分对流换热系数H₁根据冷凝器设计手册采用冷凝换热模型进行计算，

μ_l为液相动力粘度，Re_v为气相雷诺数，g_m为进、出口截面的平均质量流速；

冷凝器内冷却水侧对流换热系数H₂根据冷凝器设计手册相关准则方程如下，

式中Re为冷却水的雷诺数，Pr为冷却水的普朗特数，λ为冷却水的热导率，d为管径，μ为冷却水的动力粘度，μ_w为冷却水在管壁温度下的动力粘度。

为减少误差，蒸发器工质侧：液相区、气液两相区、气相区，以及冷凝器工质侧：气相区、气液两相区，5个换热部分根据工质温度变化均等分成20段，通过制冷剂运算软件REFPROP8.5查出各个状态点的参数，根据不同换热模型，由MATLAB编程计算每段的换热系数，求出每部分的平均换热系数，再分别求出蒸发器和冷凝器的换热系数。

步骤3)所述的定义经济性目标函数为系统净输出功与蒸发器和冷凝器面积的比值，综合评价函数为经济性目标函数和效率的加权和，在最佳蒸发温度下，以综合评价函数为目标优化最佳冷凝温度，包括：

经济性函数如下计算，

式中A为蒸发器和冷凝器总面积，w_net为系统净输出功,定义经济性目标函数为1/obj；定义综合评价函数为经济性目标函数和效率的加权和，

f₁＝η_ex

f₂＝1/obj

F＝a×f₁+b×f₂ (26)

式中η_ex为系统效率，F为综合评价函数，式中的权重系数a和b按照下式计算，

式中f₁ ¹为目标函数f₁的最大值，f₁ ²为当目标函数f₂取得最大值时目标函数f₁的函数值；f₂ ²为目标函数f₂的最大值，f₂ ¹为当目标函f₁取得最大值时目标函数f₂的函数值；

在最佳蒸发温度下，以综合评价函数F为优化目标，冷凝温度在设定的范围内变化，当综合评价函数F取得最大值时的冷凝温度为最佳冷凝温度。

本发明的一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法，建立了完善的确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法，考虑冷却水循环，综合考虑系统热力学性能和经济性能，确定最优的蒸发温度和冷凝温度，从而确定最优的系统参数，提供一种广泛应用于烟气余热发电系统优化设计和全面综合评价科学、客观的方法，为提高余热资源的利用率和减少对环境的污染物排放，有积极的现实意义。

附图说明

图1船舶余热驱动有机朗肯循环系统示意图；

图2ORC系统T-S图；

图3蒸发温度和膨胀比对系统(R245fa)热效率η_th的影响示意图；

图4蒸发温度和膨胀比对系统(R245fa)不可逆损失I的影响示意图；

图5优化目标函数1/obj和1/F随ORC系统(R245fa)冷凝温度的变化示意图。

图中

1-柴油机；2-蒸发器；3-膨胀机；4-冷凝器；5-储液罐；6-工质泵；7-柴油机测功机；8-柴油机增压器；9-柴油机涡轮机；10-流量计；11-发电机；12-冷却水塔；13-水泵；14-滤清器

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法做出详细说明。

本发明的一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法的目的是，由热力学第一定律和热力学第二定律对系统性能热力学分析，优化最佳蒸发温度，从蒸发器和冷凝器面积和净输出功角度对有机朗肯系统的经济性能分析，综合考虑热力学性能和经济性能，再优化最佳冷凝温度，从而确定最优系统参数，提供一种广泛应用于烟气余热发电系统优化设计和全面综合评价的科学方法。

本发明的一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法，包括如下步骤：

1)考虑冷却水循环建立热动力学模型，是根据耦合热源热力学反问题分析方法(参考文献：[1]Chen Qicheng，Xu Jinliang，Chen Hongxia.A new design method forOrganic Rankine Cycles with constraint of inlet and outlet heat carrier fluidtemperatures coupling with the heat source[J].Applied Energy，2012，98：562-573.[2]陈奇成，徐进良，苗政.中温热源驱动有机朗肯循环工质研究[J].中国电机工程学报，2013，33(32)：1-7.)，选择烟气余热排放温度和流量，考虑烟气余热回收后的低温腐蚀问题，确定蒸发器烟气侧出口温度，高于烟气酸露点温度10℃-20℃，最大程度回收余热资源；所述的热动力学模型，考虑冷却水循环，所述的反问题分析方法，将热效率与热功转换能力一一对应，简化了系统优化目标。所述的建立热动力学模型，包括：

(1)烟气在蒸发器的放热过程

Q_wh＝c_egm_eg(T_in-T_out) (1)

Q_wh＝Q_eva (2)

式中Q_wh为烟气放热量，c_eg为烟气平均比热容，m_eg为烟气质量流量，T_in为烟气进口温度，T_out为烟气出口温度，Q_eva为工质吸收的热量；

(2)有机工质在蒸发器的吸热过程(图2中的4～1)

Q_eva＝m_wf(h₁-h₄) (3)

式中m_wf为工质的质量，T₀为环境温度，T_H为热源的平均温度，h为比焓，S为比熵，I_eva为蒸发器的不可逆损失；

(3)膨胀机的膨胀做功过程(图2中的1～2)

w_exp＝m_wf(h₁-h₂) (5)

I_exp＝T₀m_wf(s₂-s₁) (6)

式中w_exp为膨胀机的输出功，I_exp为膨胀机的不可逆损失；

(4)冷凝器的冷凝过程(图2中的2～3)

Q_con＝m_wf(h₂-h₃) (7)

式中Q_con为冷凝器的发热量，T_L为冷源的平均温度，I_con为冷凝器的不可逆损失；

(5)工质泵的加压过程(图2中的3～4)

w_p＝m_wf(h₄-h₃) (9)

I_p＝T₀m_wf(s₄-s₃) (10)

式中w_p为工质泵耗功，I_p为工质泵的不可逆损失；

(6)循环水的冷却过程(图2中的5～6)

Q_con＝Q_cp (11)

Q_cp＝c_cpm_cpΔT (12)

w_cp＝m_cp(p_cp,out-p_cp,in)v/η_cp (13)

式中Q_cp为冷却水的吸热量，c_cp为冷却水的比热容，m_cp为冷却水的质量流量，ΔT为对数换热平均温差，水的比容在液相压缩过程中近似不变，视为绝热压缩，压缩功为0kW，水泵耗功与冷却水进出口压力成正比，P_cp，out为冷却水的出口压力，P_cp，in为冷却水的进口压力，ν为冷却水的比热容，η_cp为水泵的效率；

(7)系统净输出功率：

w_net＝w_exp-w_p-w_cp (15)

(8)系统热效率：

(9)系统效率：

(10)系统总不可逆损失计算公式：

2)通过热力学第一定律、第二定律计算得到系统净输出功、水泵耗功、热效率、效率、不可逆损失，分析蒸发温度和膨胀比对系统热力学性能的影响，确定最佳蒸发温度；所述的热力学性能分析，要同时考虑蒸发温度和膨胀比对系统热力学性能的影响。

所述的根据蒸发温度和膨胀比对系统热力学性能的影响，确定最佳蒸发温度是以膨胀比为定值，使蒸发温度在设定范围变化，取得到最大的系统净输出功、热效率、效率、最小的水泵耗功和不可逆损失时的温度为最佳蒸发温度。

3)计算蒸发器和冷凝器的换热面积，定义经济性目标函数为系统净输出功与蒸发器和冷凝器面积的比值，综合评价函数为经济性目标函数和效率的加权和，在最佳蒸发温度下，以综合评价函数为目标优化最佳冷凝温度。

(1)所述的计算蒸发器和冷凝器的换热面积是：

蒸发器和冷凝器的面积计算公式为，

式中K_j为蒸发器和冷凝器的总换热系数，ΔT_j为对数平均温差；

蒸发器和冷凝器总换热系数K按下式计算，

式中δ为蒸发器和冷凝器板厚度，λ为金属板的导热系数，H₁为蒸发器内工质侧气相部分、液相部分、气液两相部分的对流换热系数，或冷凝器内气相部分、液相部分的对流换热系数，H₂为蒸发器内烟气侧对流换热系数或冷凝器内冷却水侧对流换热系数；其中，蒸发器内：工质侧液相部分或气相部分对流换热系数H₁按H_w,f计算，气液两相部分按H_b计算，烟气侧对流换热系数H₂按H_w,f计算；冷凝器内：工质侧气相部分对流换热系数H₁按H_w,f计算，气液两相部分对流换热系数H₁按H_c计算，冷却水侧对流换热系数H₂按H_w计算，具体如下：

蒸发器内烟气侧对流换热系数H₂，或蒸发器内工质侧液相部分、工质侧气相部分对流换热系数H₁，或冷凝器内工质侧气相部分对流换热系数H₁，均采用缺口高度为25％的弓形折流板时的对流换热系数公式进行计算，

Re为流体的雷诺数，Pr为流体的普朗特数，λ为流体的热导率，d为管径，μ为流体动力粘度，μ_w为流体在管壁温度下的动力粘度；

蒸发器内工质侧气液两相部分对流热系数H₁是根据蒸发器设计手册采用蒸发换热模型进行计算：

式中C_l为液相比热容，P为压力，σ为表面张力，λ_l为液相导热系数，γ为蒸发潜热，q为热流密度；

冷凝器内工质侧气液两相部分对流换热系数H₁根据冷凝器设计手册采用冷凝换热模型进行计算，

μ_l为液相动力粘度，Re_v为气相雷诺数，g_m为进、出口截面的平均质量流速；

冷凝器内冷却水侧对流换热系数H₂根据冷凝器设计手册相关准则方程如下，

式中Re为冷却水的雷诺数，Pr为冷却水的普朗特数，λ为冷却水的热导率，d为管径，μ为冷却水的动力粘度，μ_w为冷却水在管壁温度下的动力粘度。

为减少误差，蒸发器工质侧：液相区、气液两相区、气相区，以及冷凝器工质侧：气相区、气液两相区，5个换热部分根据工质温度变化均等分成20段，通过制冷剂运算软件REFPROP8.5查出各个状态点的参数，根据不同换热模型，由MATLAB编程计算每段的换热系数，求出每部分的平均换热系数，再分别求出蒸发器和冷凝器的换热系数。

(2)所述的定义经济性目标函数为系统净输出功与蒸发器和冷凝器面积的比值，综合评价函数为经济性目标函数和效率的加权和，在最佳蒸发温度下，以综合评价函数为目标优化最佳冷凝温度，包括：

经济性函数如下计算，

式中A为蒸发器和冷凝器总面积，w_net为系统净输出功,定义经济性目标函数为1/obj。定义综合评价函数为经济性目标函数和效率的加权和，

f₁＝η_ex

f₂＝1/obj

F＝a×f₁+b×f₂ (26)

式中η_ex为系统效率，所述式中的权重系数a和b按照下式计算，

式中f₁ ¹为目标函数f₁的最大值，f₁ ²为当目标函数f₂取得最大值时目标函数f₁的函数值；f₂ ²为目标函数f₂的最大值，f₂ ¹为当目标函f₁取得最大值时目标函数f₂的函数值。

在最佳蒸发温度下，以综合评价函数F为优化目标，冷凝温度在设定的范围内变化，当综合评价函数F取得最大值时的冷凝温度为最佳冷凝温度。

4)根据得到的最佳蒸发温度和最佳冷凝温度，确定工质质量、冷却水质量、蒸发压力、冷凝压力、膨胀比、净输出功、热效率和不可逆损失系统参数。

Claims (6)

1.一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)考虑冷却水循环建立热动力学模型，是根据耦合热源热力学反问题分析方法，选择烟气余热排放温度和流量，考虑烟气余热回收后的低温腐蚀问题，确定蒸发器烟气侧出口温度，高于烟气酸露点温度10℃-20℃，最大程度回收余热资源；

2)通过热力学第一定律、第二定律计算得到系统净输出功、水泵耗功、热效率、效率、不可逆损失，根据蒸发温度和膨胀比对系统热力学性能的影响，确定最佳蒸发温度；

3)在最佳蒸发温度下，计算蒸发器和冷凝器的换热面积，定义经济性目标函数为系统净输出功与蒸发器和冷凝器面积的比值，综合评价函数为经济性目标函数和效率的加权和，以综合评价函数为优化目标确定最佳冷凝温度；

4)根据得到的最佳蒸发温度和最佳冷凝温度，确定工质质量、冷却水质量、蒸发压力、冷凝压力、膨胀比、净输出功、热效率和不可逆损失系统参数。

2.根据权利要求1所述的一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法，其特征在于，步骤1)所述的建立热动力学模型，包括：

(1)烟气在蒸发器的放热过程

Q_wh＝c_egm_eg(T_in-T_out) (1)

Q_wh＝Q_eva (2)

式中Q_wh为烟气放热量，c_eg为烟气平均比热容，m_eg为烟气质量流量，T_in为烟气进口温度，T_out为烟气出口温度，Q_eva为工质吸收的热量；

(2)有机工质在蒸发器的吸热过程

Q_eva＝m_wf(h₁-h₄) (3)

式中m_wf为工质的质量，T₀为环境温度，T_H为热源的平均温度，h为比焓，S为比熵，I_eva为蒸发器的不可逆损失；

(3)膨胀机的膨胀做功过程

w_exp＝m_wf(h₁-h₂) (5)

I_exp＝T₀m_wf(s₂-s₁) (6)

式中w_exp为膨胀机的输出功，I_exp为膨胀机的不可逆损失；

(4)冷凝器的冷凝过程

Q_con＝m_wf(h₂-h₃) (7)

式中Q_con为冷凝器的发热量，T_L为冷源的平均温度，I_con为冷凝器的不可逆损失；

(5)工质泵的加压过程

w_p＝m_wf(h₄-h₃) (9)

I_p＝T₀m_wf(s₄-s₃) (10)

式中w_p为工质泵耗功，I_p为工质泵的不可逆损失；

(6)循环水的冷却过程

Q_con＝Q_cp (11)

Q_cp＝c_cpm_cpΔT (12)

w_cp＝m_cp(p_cp,out-p_cp,in)v/η_cp (13)

式中Q_cp为冷却水的吸热量，c_cp为冷却水的比热容，m_cp为冷却水的质量流量，ΔT为对数换热平均温差，水的比容在液相压缩过程中近似不变，视为绝热压缩，压缩功为0kW，水泵耗功与冷却水进出口压差成正比，P_cp，out为冷却水的出口压力，P_cp，in为冷却水的进口压力，ν为冷却水的比热容，η_cp为水泵的效率；

(7)系统净输出功率：

w_net＝w_exp-w_p-w_cp (15)

(8)系统热效率：

(9)系统效率：

(10)系统总不可逆损失计算公式：

3.根据权利要求1所述的一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法，其特征在于，步骤2)所述的根据蒸发温度和膨胀比对系统热力学性能的影响，确定最佳蒸发温度是以膨胀比为定值，使蒸发温度在设定范围变化，取得到最大的系统净输出功、热效率、效率、最小的水泵耗功和不可逆损失时的温度为最佳蒸发温度。

4.根据权利要求1所述的一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法，其特征在于，步骤3)所述的计算蒸发器和冷凝器的换热面积是：

蒸发器和冷凝器的面积计算公式为，

式中K_j为蒸发器和冷凝器的总换热系数，ΔT_j为对数平均温差；

蒸发器和冷凝器总换热系数K按下式计算，

式中δ为蒸发器和冷凝器板厚度，λ为金属板的导热系数，H₁为蒸发器内工质侧气相部分、液相部分、气液两相部分的对流换热系数，或冷凝器内气相部分、液相部分的对流换热系数，H₂为蒸发器内烟气侧对流换热系数或冷凝器内冷却水侧对流换热系数；其中，蒸发器内：工质侧液相部分或气相部分对流换热系数H₁按H_w,f计算，气液两相部分按H_b计算，烟气侧对流换热系数H₂按H_w,f计算；冷凝器内：工质侧气相部分对流换热系数H₁按H_w,f计算，气液两相部分对流换热系数H₁按H_c计算，冷却水侧对流换热系数H₂按H_w计算，具体如下：

蒸发器内烟气侧对流换热系数H₂，或蒸发器内工质侧液相部分、工质侧气相部分对流换热系数H₁，或冷凝器内工质侧气相部分对流换热系数H₁，均采用缺口高度为25％的弓形折流板时的对流换热系数公式进行计算，

Re为流体的雷诺数，Pr为流体的普朗特数，λ为流体的热导率，d为管径，μ为流体动力粘度，μ_w为流体在管壁温度下的动力粘度；

蒸发器内工质侧气液两相部分对流热系数H₁是根据蒸发器设计手册采用蒸发换热模型进行计算：

式中C_l为液相比热容，P为压力，σ为表面张力，λ_l为液相导热系数，γ为蒸发潜热，q为热流密度；

冷凝器内工质侧气液两相部分对流换热系数H₁根据冷凝器设计手册采用冷凝换热模型进行计算，

μ_l为液相动力粘度，Re_v为气相雷诺数，g_m为进、出口截面的平均质量流速；

冷凝器内冷却水侧对流换热系数H₂根据冷凝器设计手册相关准则方程如下，

式中Re为冷却水的雷诺数，Pr为冷却水的普朗特数，λ为冷却水的热导率，d为管径，μ为冷却水的动力粘度，μ_w为冷却水在管壁温度下的动力粘度。

5.根据权利要求4所述的一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法，其特征在于，为减少误差，蒸发器工质侧：液相区、气液两相区、气相区，以及冷凝器工质侧：气相区、气液两相区，5个换热部分根据工质温度变化均等分成20段，通过制冷剂运算软件REFPROP8.5查出各个状态点的参数，根据不同换热模型，由MATLAB编程计算每段的换热系数，求出每部分的平均换热系数，再分别求出蒸发器和冷凝器的换热系数。

6.根据权利要求1所述的一种确定烟气余热有机朗肯循环系统参数的优化方法，其特征在于，步骤3)所述的定义经济性目标函数为系统净输出功与蒸发器和冷凝器面积的比值，综合评价函数为经济性目标函数和效率的加权和，在最佳蒸发温度下，以综合评价函数为目标优化最佳冷凝温度，包括：

经济性函数如下计算，

式中A为蒸发器和冷凝器总面积，w_net为系统净输出功,定义经济性目标函数为1/obj；定义综合评价函数为经济性目标函数和效率的加权和，

f₁＝η_ex

f₂＝1/obj

F＝a×f₁+b×f₂ (26)

式中η_ex为系统效率，F为综合评价函数，式中的权重系数a和b按照下式计算，

式中f₁ ¹为目标函数f₁的最大值，f₁ ²为当目标函数f₂取得最大值时目标函数f₁的函数值；f₂ ²为目标函数f₂的最大值，f₂ ¹为当目标函f₁取得最大值时目标函数f₂的函数值；

在最佳蒸发温度下，以综合评价函数F为优化目标，冷凝温度在设定的范围内变化，当综合评价函数F取得最大值时的冷凝温度为最佳冷凝温度。