【摘 要】
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有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）已成为中低温热能回收利用的有效手段和研究热点。提高ORC传热过程中的热源匹配程度,降低传热过程中的损失,降低热源出口温度,可以有效提高系统的净输出功。然而,净输出功的提高往往以经济性下降为代价,因此,兼顾输出功率、经济性和实用性的有机朗肯循环的研发是现阶段中低温余热回收利用研究中有价值的一项工作。可调节传热窄点的有机朗肯循环（Adj
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有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）已成为中低温热能回收利用的有效手段和研究热点。提高ORC传热过程中的热源匹配程度,降低传热过程中的损失,降低热源出口温度,可以有效提高系统的净输出功。然而,净输出功的提高往往以经济性下降为代价,因此,兼顾输出功率、经济性和实用性的有机朗肯循环的研发是现阶段中低温余热回收利用研究中有价值的一项工作。可调节传热窄点的有机朗肯循环（Adjustable pinch point organic Rankine cycle,APPORC）是近年来一类新型ORC,其通过提高热源匹配程度,降低加热过程的（火用）损失,可实现系统净输出功的提高。然而,APPORC研究目前较多关注系统的理想构型,可行性研究多,缺乏针对实用性的专题研究,因此本文在APPORC构型的基础之上进一步研究了两个拓展构型（结合闪蒸的有机朗肯循环ORFC和结合闪蒸-喷射的有机朗肯循环EORFC）,特别关注其经济性,如以两种经济性目标函数为优化目标对两种系统进行评估。此外,本文基于提高经济性的考虑,结合研究中发现的拓展构型经济性能不佳问题,提出了新的APPORC的衍生构型,即双工质可调节传热窄点有机朗肯循环（BFORC）,通过模拟计算,对上述系统的性能进行了比较分析。研究结果表明:在相同工况条件下,ORFC系统和EORFC系统拥有更高的净输出功和（火用）效率,但上述两优点是以损失系统经济性为代价,ORFC的最大净输出功为22.68 k W,最佳经济性下的净输出功为20.17 k W,EORFC的最大净输出功为26.01 k W,最佳经济性下的净输出功为20.57 k W,分别下降了11.07%和20.09%;BFORC系统的最大净输出功为24.77 k W,对应蒸发温度96.13℃,净输出功比ORC高出26.83%;BFORC的经济性是APPORC的拓展和衍生构型之中最佳的,但比常规ORC略低。同一热源温度下,BFORC中低温回路工质的临界温度越低,系统净输出功越高,但经济性就越差,因此建议的工质筛选规则为:并不盲目追求工质的临界温度降低,相反,应该避免出现低温回路跨临界循环,或趋近跨临界循环的情况,以实现净输出功和经济性的兼顾。
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