內置熱泵的熱電冷聯(lián)產有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)研究.pdf

1、對中低溫熱能的利用，有助于減少一次能源消耗，緩解氣候變化和空氣污染問題。本文對一種能夠高效利用中低溫熱能的內置熱泵的冷熱電聯(lián)供有機朗肯循環(huán)（Combined Cooling, Heating and Power-Organic Rankine Cycle，CCHP-ORC）系統(tǒng)展開了研究，除了對前人提出的系統(tǒng)進行參數(shù)影響分析和工質優(yōu)選外，還提出了使用混合工質的改進系統(tǒng)，并對這種改進的混合工質系統(tǒng)進行了研究。
　　建立了一個理想的環(huán)

2、境工況和系統(tǒng)模型：以溫度為95℃，流量為40t/h的地熱水為熱源，在環(huán)境溫度為-5℃時，系統(tǒng)將載熱流體加熱到45℃進行供熱，在環(huán)境溫度為35℃時，系統(tǒng)將載冷流體降溫到0℃進行供冷。根據(jù)研究需要，計算該不同條件下的使用純工質和混合工質的CCHP-ORC系統(tǒng)參數(shù)和發(fā)電效率、性能系數(shù)、火用效率、經濟熱效率和制冷熱效率等性能指標。
　　在純工質系統(tǒng)的研究中，從高溫蒸發(fā)過熱度的影響方面進行了分析，結果表明對于同一個性能指標，受高溫蒸發(fā)過熱度

3、的影響變化趨勢，在熱電和冷電聯(lián)供兩種運行模式下相同，使用干工質和濕工質時相同。對12種純工質進行優(yōu)選，R245ca和R141b等工質凈輸出功和發(fā)電效率較高，R717在性能系數(shù)、經濟熱效率和制冷效率等方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，R141b和R717等具有較高的火用效率。
　　對于本文提出的使用非共沸混合工質的內置熱泵CCHP-ORC系統(tǒng)，首先分析了兩種可能的系統(tǒng)形式的合理性，認為分離過程后液態(tài)工質經工質泵進入高溫蒸發(fā)器、氣態(tài)工質進入低溫冷凝

4、器的系統(tǒng)形式更為合理。然后計算在熱電聯(lián)供和冷熱電聯(lián)供兩種模式下，不同引射系數(shù)時，該形式的混合工質系統(tǒng)（使用R245fa/R134a，75：25 wt％）和純工質系統(tǒng)（分別使用R245fa和R134a）的性能指標。分析結果表明，混合工質系統(tǒng)能同時進行冷熱電的聯(lián)供，能量輸出比純工質系統(tǒng)更加靈活，并在不同的運行模式下都有比純工質系統(tǒng)高的性能系數(shù)。另一項結論是，對于純工質和混合工質系統(tǒng)，引射系數(shù)都是重要的調節(jié)參數(shù)，而引射系數(shù)的可調范圍與系統(tǒng)做功

5、能力有關，發(fā)電效率越高的系統(tǒng)，引射系數(shù)的最大值越大。
　　以引射系數(shù)和蒸發(fā)溫度為雙重變量，計算混合工質系統(tǒng)的各個參數(shù)和性能指標。通過分析得出：大多數(shù)性能指標都有一種主要影響參數(shù)；系統(tǒng)在制冷模式下具有更高的性能系數(shù)；效率并不代表實際的能量輸出能力，單純從效率的高低評價系統(tǒng)具有一定的局限性。
　　最后，對混合工質進行了優(yōu)選，得出了一些結論：混合工質系統(tǒng)能夠優(yōu)選出同時具有較高動力輸出和冷熱輸出性能的工質；優(yōu)選結果在一定程度上表明了