1、利用中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle，ORC)發(fā)電技術(shù)將低品位熱能轉(zhuǎn)化為高品位的電能是目前研究的熱點(diǎn)，也是未來(lái)低品位熱能利用的發(fā)展趨勢(shì)。本文將圍繞中低溫有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)開展理論優(yōu)化和實(shí)驗(yàn)研究。
　　首先，本文建立了ORC系統(tǒng)和各部件的熱力學(xué)計(jì)算模型，介紹了有機(jī)工質(zhì)的干濕性、熱物性、環(huán)保性和安全性等特性，歸納分析了ORC系統(tǒng)優(yōu)化的評(píng)價(jià)指標(biāo)和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法。分析結(jié)果表明，工質(zhì)的選擇需要考慮的評(píng)價(jià)指

2、標(biāo)較多，且評(píng)價(jià)指標(biāo)具有定性指標(biāo)和定量指標(biāo)相結(jié)合的特點(diǎn)?；诖?，本文采用多級(jí)非結(jié)構(gòu)性模糊綜合評(píng)價(jià)的方法進(jìn)行ORC工質(zhì)的優(yōu)選。以150℃中低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)的亞臨界ORC系統(tǒng)為例，建立了ORC工質(zhì)選擇的多準(zhǔn)則評(píng)價(jià)模型。借鑒模糊系統(tǒng)理論，確定各方案的隸屬度和評(píng)價(jià)因素的權(quán)重，通過(guò)模糊變換得到候選工質(zhì)的優(yōu)先推薦序列。其中，排序前兩位的工質(zhì)是R123和R245fa。
　　然后，本文選用R245fa為工質(zhì)建立ORC系統(tǒng)蒸發(fā)器、冷凝器、工質(zhì)泵、膨脹機(jī)等

3、設(shè)備模型，采用多目標(biāo)優(yōu)化遺傳算法，對(duì)ORC系統(tǒng)和換熱設(shè)備展開同步優(yōu)化研究。以板式換熱器為例，選取蒸發(fā)器和冷凝器的板長(zhǎng)、板寬、板間距等結(jié)構(gòu)參數(shù)，以及ORC循環(huán)蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、過(guò)熱度等運(yùn)行參數(shù)，共9個(gè)參數(shù)作為系統(tǒng)的優(yōu)化變量。以系統(tǒng)熱效率和比投資成本兩個(gè)指標(biāo)作為多目標(biāo)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，在給定的變量取值范圍內(nèi)，計(jì)算得到了這兩個(gè)目標(biāo)下的Pareto最優(yōu)解。通過(guò)分析最優(yōu)解對(duì)應(yīng)的優(yōu)化變量的變化趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)變化使得壓降越小時(shí)，系統(tǒng)熱效率

4、增高，換熱面積增加，比投資成本增大。
　　最后，本文設(shè)計(jì)和搭建了ORC發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)的方法計(jì)算得到了系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)的范圍，并據(jù)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)備選型和搭建。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用R245fa為循環(huán)工質(zhì)，冷源采用冷水機(jī)組制備恒溫冷卻水，熱源采用電加熱高溫導(dǎo)熱油來(lái)模擬工業(yè)廢熱，導(dǎo)熱油加熱功率為63kW，可以進(jìn)行150℃以下熱源驅(qū)動(dòng)的ORC系統(tǒng)性能和設(shè)備測(cè)試實(shí)驗(yàn)。完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了穩(wěn)定工況下的調(diào)試實(shí)驗(yàn)，和變工質(zhì)流量性能測(cè)