【摘 要】
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近年来,由于化石能源的不可持续性以及对气候变化带来的挑战,推动可再生能源的发展势在必行。海洋热能转换(Ocean Thermal Energy Conversion,简称OTEC)是一种由海洋表层温海水与深层冷海水之间的温差驱动透平发电的技术,我国拥有丰富的海洋温差能资源,合理开发利用海洋热能对建设海洋强国具有重要意义。本文构建了一套结合发电、制冷及海水淡化的新型多产联合OTEC系统,以实现能量的
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近年来,由于化石能源的不可持续性以及对气候变化带来的挑战,推动可再生能源的发展势在必行。海洋热能转换(Ocean Thermal Energy Conversion,简称OTEC)是一种由海洋表层温海水与深层冷海水之间的温差驱动透平发电的技术,我国拥有丰富的海洋温差能资源,合理开发利用海洋热能对建设海洋强国具有重要意义。本文构建了一套结合发电、制冷及海水淡化的新型多产联合OTEC系统,以实现能量的梯级利用,提高热源利用率。由于冷热海水的温差较小,单独的海洋温差能发电效率较低,因此本文以太阳能集热后温度升高的海水为热源,以有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)中透平排出的乏汽余热驱动制冷循环,将发生器中换热后的海水作为原料输送到闪蒸罐进行绝热闪蒸制得淡水。分别以R123、R601和R601a作为ORC工质,以异丁烷为喷射式制冷循环的工作介质,在Aspen Plus软件中建立了该联合循环模型,探究了各关键参数的影响。研究发现,使用R601-异丁烷作为联合循环工质时,一次节能率(PESR)最高,为0.46;使用R601-异丁烷与R601a-异丁烷工质时,联合循环的?效率最高,均为0.43。增加蒸发温度、透平背压及喷射系数,降低透平入口压力及冷凝温度,可以有效增加联合循环的PESR。此外,增加蒸发温度、透平入口压力、冷凝温度及喷射系数以及降低透平背压,均可增加联合循环的?效率。喷射器作为喷射式制冷循环的重要组成部分,是一种不需要消耗机械功就能将引射流体压力提高的装置。本文分析了蒸汽喷射器的工作原理,在指定工况下根据气体动力函数法及经验修正,对蒸汽喷射器的喷射系数及结构参数进行设计计算,并利用Fluent进行数值模拟。利用单因素分析法对蒸汽喷射器在不同运行参数及混合室结构参数下的性能进行探究。研究发现,当工作流体压力过小时,难以在主喷嘴出口处达到一定的真空度来卷吸引射流体,喷射器无法正常工作;增大引射流体压力会使其进入混合室的推动力不断增大,喷射系数不断增加。喷射器处于双壅塞模式时,喷射系数恒为定值;喷射器处于单壅塞模式时,喷射系数逐渐减小;喷射器处于回流模式时,无法正常工作。蒸汽喷射器的混合室渐缩段长度和等截面混合室直径均存在最佳值,而喷射系数基本不受等截面混合室长度变化的影响。上述研究结果全面揭示了构建的多产联供系统的性能,为工程应用提供了有意义的参考。
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