【摘 要】
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地球有着储量丰富的中低温热能,若将这些低于200℃的中低温热能加以利用,则可减少化石燃料的消耗,缓和能源危机。但由于中低温热能温度较低,常规的动力循环无法对其有效利用。有机闪蒸循环（organic flash cycle,OFC）是适用于中低温热能的发电技术,然而传统OFC系统会产生巨大的?损。因此,本文研究了双级有机闪蒸循环（double flash OFC,双级OFC）系统。构建了双级OFC系
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地球有着储量丰富的中低温热能,若将这些低于200℃的中低温热能加以利用,则可减少化石燃料的消耗,缓和能源危机。但由于中低温热能温度较低,常规的动力循环无法对其有效利用。有机闪蒸循环（organic flash cycle,OFC）是适用于中低温热能的发电技术,然而传统OFC系统会产生巨大的?损。因此,本文研究了双级有机闪蒸循环（double flash OFC,双级OFC）系统。构建了双级OFC系统的热性能与经济性模型,分析了变热源条件下不同工质对双级OFC系统热性能和经济性的影响规律,比较了传统OFC系统与双级OFC系统的最大净输出功率。同时,因为非共沸工质相较于纯工质有着变温相变特性,可以改善系统与冷源的温度匹配性,所以将非工沸工质引入双级OFC系统中,分析不同热源进口温度下,工质组分变化对双级OFC系统热性能和经济性的影响。比较了非共沸工质和纯工质双级OFC系统的热性能与经济性。有如下主要结论:（1）构建了双级OFC系统模型,以最大净输出功率为目标,研究系统热性能。R601系统和R601a系统产生的净输出功率整体上要多于其他工质的系统。与传统OFC系统的净输出功率相比较,双级OFC系统均有所增大。其中,最大相对增量为工质R600a,其值为106.28%。最小相对增量为工质R601,其值为14.03%。（2）在热性能方面,对纯工质双级OFC系统进行了热效率和?效率分析,R601系统和R601a系统热效率和?效率整体上要高于其它工质系统。其中R601系统和R601a系统热效率最大值分别为11.88%和11.02%,?效率最大值分别为43.06%和41.13%。而R227ea系统热效率和?效率整体上最低,最大值分别为2.92%和14.35%。（3）建立了双级OFC系统的经济性模型,分析了系统的换热面积和发电成本。R601系统的换热器换热面积比R227ea系统最大增加了752.84%,R601系统的冷凝器器换热面积较R227ea系统最大增加了143.43%。R123系统总成本最大,为54.51k$。R601和R601a的系统EGC最小,分别为0.07$·k W-1·h-1和0.07$·k W-1·h-1。（4）将非共沸工质与双级OFC系统结合,研究了热源温度与摩尔组分对净输出功率的影响。当热源进口温度小于190℃时,非共沸工质R600a/R601a系统净输出功率大于R601a系统。其中,R600a/R601a（0.1/0.9）系统净输出功率最优,相较与R601a系统,相对增大率最大可达7.90%,但是非共沸工质R600a/R601a系统热效率并不一定优于R601a系统。（5）对于非共沸工质系统的?,研究了变温热源和变摩尔组分对系统?效率和?损的影响。当热源的进口温度为180℃,R600a摩尔组分为0.1时,系统?效率最大,为41.08%。当热源的进口温度为大于190℃时,R601a系统?效率最大,为41.13%。当热源的进口温度为小于190℃时,非共沸工质R600a/R601a系统?损小于R601a系统。当热源的进口温度为大于190℃时,非共沸工质R600a/R601a系统?损大于R601a系统。（6）针对双级OFC系统的经济性,比较了非共沸工质系统和纯工质系统的总成本和EGC。非共沸工质R600a/R601系统换热面积均大于R600a系统与R601a系统。当热源进口温度为小于150℃或者为200℃时,R600a/R601a（0.9/0.1）系统总成本最大,当热源进口温度为150-190℃时,R600a/R601a（0.1/0.9）系统总成本最大。而R600a/R601a（0.1/0.9）系统EGC比R600a系统EGC均有所减小,其中最大相对减量为40.18%,最小为10.71%。
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