有机朗肯循环系统研究综述

有机朗肯循环原理
有机朗肯循环是运用热能循环的技术将各种能量源的温度变化循环利用的技术
系统。

它通过有机物对热能的转换，利用一种特定的可回收、互补或衔接的热泵循环和应用技术，将冷热能或环境能源提炼和利用，形成一个自律、匹配、节能、稳定的能系统，以节省传统能源消耗并发挥多能源的效应。

它广泛应用的一个特点是可以把一个可再生的温度差，变换为商品热能，以满足商业区域、佐构区域以及民用区域的热量供应需求，其可有效改善人们，改善地球环境下出现空气污染和能量短缺的状况，实现节能降耗和资源节约环保的目的。

有机朗肯循环有其独特的优势，首先一个重要的优势是它可以使用多种不同的
能源，它可以转换出来的热量具有更好的质量和能量利用率，这些能源的空气层和土壤的温度质量差异，可以将这些温度质量的能量转变为高质量的热量。

其次，它可以在不消耗传统能源的情况下实现节能降耗的目的。

它可以实现无污染的能源转换过程，如：土壤温度变换、阶梯位变换、同种温度质量的转换等，也可以实现连接、衔接、互补等关系。

有机朗肯循环是一种可持续发展的技术，可以使能源资源最大限度量的利用，
切实实现节能减排。

它特别适用于制冷和采暖能源转换，建房、建院这类可以采用热能循环来改善空气污染和节约能源的项目，都可以使用它。

它可以有效解决地球的热补偿问题，为各类用例提供节能源的转换和利用，以及低污染、低碳排放的技术，使能源得到最大化的利用，从而达到节约能源、降低污染和减少碳排放的目的。

2017年第36卷第10期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·3577·化 工 进展有机朗肯循环系统孤网运行的实验研究曹泷，刘秀龙，张鸣，徐进良（华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室，北京102206）摘要：针对孤网环境下有机郎肯（ORC ）系统的实际应用，以R245fa 为工质，采用单螺杆膨胀机与同步发电机同轴联动，设计集成了一台10kW 级的小型ORC 机组，并以10.5kW 的卤素灯阵作为孤网负载，就地消耗机组输出的电能。

实验中在115℃热源条件下通过调整负载容量改变ORC 系统的运行工况，对不同负载与膨胀机转速下ORC 系统性能进行实验研究。

实验数据表明：单螺杆膨胀机的性能较为优良，其等熵效率最大值为84.1%，随负载及膨胀机转速的增加而减小。

工质泵的实际运行效率为8.31%～19.10%，其等熵效率随负载及转速增大而变大，最大值为73.97%。

工质泵的机械效率较低，仅为19.22%～36.82%，与负载及膨胀机转速之间没有明显关系，较低的机械效率是工质泵实际运行效率偏低的主要原因。

机组电功随负载及膨胀机转速的增加而增大，最大发电量与发电效率分别为5.86kW 与7.38%。

关键词：有机朗肯循环；孤网；R245fa ；单螺杆膨胀机；系统集成中图分类号：TK11+5 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）10–3577–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0194Experimental study of an integrated organic Rankine cycle system underisolated network operating conditionCAO Shuang ，LIU Xiulong ，ZHANG Ming ，XU Jinliang（Beijing Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer for Low Grade Energy ，North China Electric PowerUniversity ，Beijing 102206，China ）Abstract ：The test results of a 10kW integrated organic Rankine cycle （ORC ）system with R245fa as the working fluid under isolated network operating condition were presented in this paper. A single screw expander was integrated in the system to drive the synchronous generator to generate electric power. The 10.5kW halogen lamp array was used as the load to consume the generated electric power. Two independent parameters ，the load capacity and the expander speed ，were varied during the test. The ORC system characteristics were analyzed at the heat source temperature of 115℃. The experimental data showed that the single screw expander performed very well. The maximum expander isentropic efficiency was 84.1%，which decreased with increase of load and expander speed. The maximum isentropic efficiency of working fluid pump was 73.97%，which increased with the increase of load and expander speed. The mechanical efficiency of the working fluid pump was only 19.22%—36.82%，and had no obvious relationship with the load and the expander speed. The generated electric power increased with the increase of load and expander speed. The maximum generated electric power and the electrical efficiency were 5.86kW and 7.38%，respectively. Key words ：organic Rankine cycle ；isolated network ；R245fa ；single screw expander ；system integration利用技术研究。

混合工质有机朗肯循环研究综述
曹健;冯新;吉晓燕;吴惠英;李春丰;陆小华
【期刊名称】《热力发电》
【年(卷),期】2022(51)1
【摘要】在能源危机、气候变化的时代背景下,有机朗肯循环(ORC)作为一种低温余热资源利用的有效途径,得到广泛的研究及工业应用。

混合工质作为该领域的研究热点,在能否提高ORC循环性能等问题上观点截然相悖。

本文从工作原理、循环性能评价、工质筛选和工艺优化等方面对混合工质ORC展开分析及研究,以探究争议的核心及解决途径。

研究结果表明:混合工质ORC的争议主要源于缺乏统一的优化及评价基准,普遍采用的以尽可能大的相变温度滑移为约束条件,有可能降低混合工质性能;混合工质的组分调控特性表现出巨大潜力,结合组分调控的工艺设计、相变温度滑移的定量优化、实验及中试是未来应重点关注的研究方向。

【总页数】8页(P44-51)
【作者】曹健;冯新;吉晓燕;吴惠英;李春丰;陆小华
【作者单位】南京工业大学材料化学工程国家重点实验室;吕勒奥工业大学能源工程系;江苏永钢集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TK11
【相关文献】
1.发动机多工况有机朗肯循环中混合工质研究
2.混合工质与纯工质在有机朗肯循环系统中输出功及(火用)效率的分析对比
3.用于能量回收的有机朗肯循环混合工质研究
4.采用R1234ze(E)/R245fa的非共沸混合工质有机朗肯循环系统实验研究
5.非共沸混合工质有机朗肯循环系统变工况特性研究
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有机朗肯循环发电有机朗肯循环发电是一种利用有机工质进行循环的热力发电系统。

该系统通过将燃料与有机工质进行热交换，利用工质的循环来驱动发电机产生电能。

有机朗肯循环发电相比传统的水蒸汽循环发电具有许多优势，如更高的热效率、更低的温度要求和更广泛的适用范围。

有机朗肯循环发电的工作原理如下：首先，燃料燃烧产生高温高压的燃烧产物，然后通过热交换装置将燃烧产物中的热能传递给有机工质。

有机工质在吸收热能的过程中发生相变，从液态转变为气态。

随后，有机工质的高温高压气体通过膨胀机进行膨胀，驱动发电机产生电能。

膨胀后的有机工质再次成为低温低压气体，经过冷凝器冷却后变回液态，回到循环中重新吸收热能，完成一个循环。

有机朗肯循环发电相对于传统的水蒸汽循环发电具有以下几个优势。

首先，有机工质具有较低的沸点，因此可以在较低的温度下进行循环，减少了对高温材料的需求。

其次，有机工质的相变过程可以吸收大量的热能，提高了热效率。

此外，由于有机工质的选择范围更广，可以根据不同的应用场景选择适合的有机工质，提高了系统的适用性。

有机朗肯循环发电在许多领域中具有广泛的应用。

例如，在地热能利用中，由于地热资源的温度较低，传统的水蒸汽循环发电效率较低。

而有机朗肯循环发电可以利用低温地热能，提高了能源的利用效率。

此外，有机朗肯循环发电还可以应用于工业余热回收、太阳能发电和生物质能利用等领域。

尽管有机朗肯循环发电具有许多优势，但也存在一些挑战和限制。

首先，有机工质的选择和设计是关键的一步，需要考虑工质的热稳定性、可靠性和经济性等因素。

其次，有机朗肯循环发电系统的建设和运维成本较高，需要投入大量的资金和人力资源。

此外，有机朗肯循环发电系统的效率还有进一步提高的空间，需要通过改进工质性质、优化循环过程和提高设备效率等方式来实现。

总的来说，有机朗肯循环发电是一种具有潜力的热力发电技术。

通过利用有机工质的循环来转化热能为电能，可以提高热能的利用效率，并且具有更广泛的适用范围。

太阳能有机朗肯循环中低温热发电系统的数值优化及实验研究共3篇太阳能有机朗肯循环中低温热发电系统的数值优化及实验研究1太阳能有机朗肯循环中低温热发电系统的数值优化及实验研究随着能源需求的增加和环境污染的日益严重，清洁能源的应用成为全球能源领域的关注焦点。

太阳能作为一种可再生的清洁能源，具有广泛的应用前景。

然而，由于太阳能的出力不稳定，需要进行储存和转换，而传统的储能方式成本较高，使得太阳能的应用受到了很大的限制。

因此，太阳能热发电技术应运而生。

太阳能热发电技术利用太阳能收集器将太阳辐射能转换为热能，通过热力循环将热能转换为电能。

其中，有机朗肯循环是一种较为常见的太阳能热发电系统之一，可以利用中、低温太阳能资源高效转换成电能。

有机朗肯循环基于有机工质在闭合环路中的循环运动，通过冷凝和蒸发两个过程实现能量转换。

在有机朗肯循环中，太阳能收集器用来加热有机工质，使其处于汽化状态，然后有机工质进入膨胀机，从而驱动发电机产生电能。

之后，有机工质流回冷凝器，被冷却并变成液态，最后流回再生器，通过加热再次变成汽态。

然而，有机朗肯循环在实际应用中受到很多限制，例如工质选择、热收集器结构、发电效率等方面都需要优化。

因此，对于该系统进行数值优化和实验研究具有重要的实际意义。

首先，根据有机工质的性质和系统的工业需求进行有机工质的选择。

经过分析，得出了一个以R245fa为工质，以钛管为热收集器的太阳能有机朗肯循环系统。

之后，通过数值模拟，优化了系统的设计和工艺参数，得到了不同太阳辐射强度下的最佳性能和最大输出功率。

实验结果表明，在最佳工况下，系统的总效率、太阳能热转换效率和发电效率分别为9.31%、47.2%和2.16%。

相比之前的实验研究，本系统的性能有了较大提升。

最后，通过实验对系统的性能进行了验证。

实验采用了不同太阳辐射强度下的太阳能有机朗肯循环系统进行测试，所得到的输出功率与数值模拟结果的误差较小，验证了数值模拟的准确性，并表明该系统在实际应用中具有很好的可操作性和可靠性。

本论文设计了一种新型有机朗肯循环系统，以回收低速船用柴油机的废热。

这种ORC系统可以回收两种废热——废气和缸套冷却水。

缸套水冷却器的废热量由柴油发动机公司提供。

并对用于ORC系统的废气的可用废热进行了估算。

在额定发动机状态下，废气的最大值为4153kw。

通过分析三种工作流体（R245fa，R113和R123），选择了R123作为最佳工作流体。

对于R123，ORC 的最大净功率为573.1千瓦，而在70％的发动机运行条件下，整个系统的最大效率为53.19％。

通过应用ORC系统，发动机效率提高约3％。

Array 1.介绍柴油机仍然是船舶和车辆推进系统的主要地位，由于功率范围，效率和运行可靠性的优势。

然而，船用柴油机的有效效率并不是很高。

只有少于45% 燃料燃烧产生的能量被转化为轴输出功率。

其他热量通过冷却器系统和废气被排放到环境中。

高燃料成本和能源危机引起了人们对于研究废热回收的兴趣。

而废热回收的另一个优点是可以减少二氧化碳的排放和其他有害废气的排放，未来的二氧化碳排放监管将会更加严格。

本论文的目的是对由内燃机尾气引擎提供动力的低速二冲程船用柴油机的有机朗肯循环（ORC）进行数值研究，以验证使用ORC来回收船用发动机废热的可能性。

并通过比较不同条件下的结果，找出ORC系统的最佳选择。

通过实现这一目标，需要完成四个目标：（1）建立一个数学模型，通过使用柴油机公司的数据来研究船用柴油机废热。

（2）建立一个模型来研究ORC系统的性能。

该ORC系统由两个热交换器，泵，冷凝器和膨胀器组成。

（3）通过控制变量获得ORC系统的不同性能参数。

（4）分析使用软件制作的性能图，找出最佳选择。

在本研究中，EES（工程方程求解器）将用于建立柴油机和ORC系统的数学模型，计算并生成图。

EES是用于解决方程式的软件。

EES的一个优点是该软件提供工作流体的属性数据库。

该程序广泛应用于热力学。

2.工作流体的选择通常，工作流体可分为干式工作液，湿式工作液和等熵工作液三种。