《中高溫煙氣餘熱動力循環最佳化研究》是依託天津大學，由王懷信擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：中高溫煙氣餘熱動力循環最佳化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王懷信
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
工業過程產生著大量初溫在350ºC以上的中高溫煙氣餘熱，對其作高效和經濟地動力回收利用，具有重要的節能環保和經濟意義。現有動力回收系統中套用的或研究中提出的動力循環，其熱力學完善度、系統技術經濟性受到循環吸熱過程特性和/或工質性質的限制。本課題考慮中高溫煙氣餘熱源的放熱過程特性(初溫高、大溫降，溫-焓曲線光滑，存在酸露點)、工質熱穩定性、一般冷源溫度條件，通過選擇恰當的基礎循環和引入相關修正/補充措施，提出了過膨脹CO2超臨界循環等7種逼近三角形的循環設計。課題擬對7種循環設計開展循環性能影響機制、工質與循環參數最佳化和量化考證基礎上的改進研究，新的循環構建研究，工質熱穩定溫度上限研究。期在揭示中高溫煙氣餘熱動力循環最佳化中的相關機理與規律，得到不同煙氣進口溫度範圍上優良的“循環-工質-循環參數”組合。為套用研究提供基礎依據。
結題摘要
對工業生產中產生的大量中高溫煙氣餘熱作高效和經濟地動力回收利用，具有減小化石能源消耗從而緩解能源短缺壓力、減少化石燃料燃燒的環境污染和溫室氣體CO2排放的節能環保意義和經濟意義。中高溫煙氣餘熱源具有初溫高，放熱過程溫降大、溫-焓曲線光滑、煙氣換熱性能差，存在酸露點等特點；實際套用中或已有研究中提出的動力循環-工質組合，存在循環吸熱過程與中高溫煙氣餘熱源放熱過程溫度曲線匹配性不足、工質熱力學性質和/或熱穩定性與中高溫工況匹配性不足、和/或部件效率低、造價高等問題，影響了循環的熱力學完善度和系統的技術經濟性。本課題嘗試通過循環改進設計、工質優選和循環參數最佳化來改善中高溫煙氣餘熱動力系統的技術經濟性。就此開展了循環改進設計研究、工質優選和循環參數最佳化研究，和有機工質熱穩定性實驗研究、有機工質超臨界壓力下換熱特性實驗研究。提出了一系列循環改進設計，並分別以煙氣-工質換熱溫差不過小為前提的單位質量流量煙氣的系統淨輸出功率最大和經濟性最優為最佳化目標，開展了工質優選和循環參數最佳化研究。得到了不同煙氣初溫範圍上的最優“循環-工質-循環參數”組合，探討了系統性能最佳化相關規律。建立了有機工質熱穩定性實驗系統，以靜態容器測試法對幾種有機工質開展了熱穩定性實驗研究，得到了測量結果，分析了有機工質熱穩定性影響機理。建立了有機工質超臨界壓力下的換熱實驗系統，以R134a為對象物系，實驗研究了工質壓力、質量流量、熱流密度和流向對超臨界壓力下換熱特性的影響，得到了相應的結果和規律，擬合了換熱關聯式，對實驗數據關聯精度良好。
