帶兩相膨脹機(jī)的KCS34的熱力學(xué)分析.pdf

1、在化石能源日益枯竭的背景下，提高能源利用效率是實(shí)施“節(jié)能減排”基本國(guó)策的要求。高效回收利用低品位余熱資源是提高能源利用效率的重要途徑。低品位余熱資源涉及多個(gè)工業(yè)部門，余熱資源浪費(fèi)極為嚴(yán)重。我國(guó)電站鍋爐和工業(yè)鍋爐分別是第一和第二大耗能設(shè)備，回收這部分的余熱資源具有十分顯著的現(xiàn)實(shí)意義。本文研究了以氨水為工質(zhì)的Kalina循環(huán)34系統(tǒng)（KCS34）的熱力性能，并對(duì)循環(huán)進(jìn)行了改進(jìn)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　以溫度為400K左右的工業(yè)鍋

2、爐煙氣為熱源，采用EES對(duì)KCS34進(jìn)行了熱力學(xué)分析。分析了不同膨脹機(jī)進(jìn)口參數(shù)對(duì)循環(huán)輸出功、熱效率、(火用)效率的影響以及系統(tǒng)各部件的(火用)損分布。結(jié)果表明，膨脹機(jī)進(jìn)口壓力一定時(shí)，隨著基本濃度的增大，循環(huán)吸熱量也逐漸增大；但對(duì)于給定基本濃度的系統(tǒng)，吸熱量隨著膨脹機(jī)進(jìn)口壓力的增大而減小。而對(duì)于循環(huán)功量，隨著基本濃度及壓力的增大，均呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)；對(duì)給定的基本濃度，循環(huán)熱效率隨著膨脹機(jī)進(jìn)口壓力的提高而提高；對(duì)給定的壓力，熱效率隨著基本濃度的

3、增大而降低，但這一趨勢(shì)會(huì)隨著壓力的增大而放緩。對(duì)于一定的膨脹機(jī)進(jìn)口壓力，(火用)效率呈低壓力時(shí)隨基本濃度增大減小，高壓力時(shí)隨基本濃度增大而增大的趨勢(shì)。蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹機(jī)產(chǎn)生的(火用)損占系統(tǒng)總(火用)損的絕大部分，在工質(zhì)基本濃度為0.90和0.65時(shí)分別為70.24％和96.04%。系統(tǒng)主要部件（蒸發(fā)器、冷凝器和膨脹機(jī)）的(火用)損之和隨著基本濃度的增大而增大，但在數(shù)值上，三者(火用)損之和隨著膨脹機(jī)進(jìn)口壓力的增大呈減小趨勢(shì)。

4、>　　在分析計(jì)算KCS34熱力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，提出采用兩相螺桿膨脹機(jī)替代系統(tǒng)中的節(jié)流閥以回收節(jié)流過(guò)程膨脹功。分析了兩種不同兩相膨脹機(jī)布置的系統(tǒng)（B-modified cycle和C-modified cycle）的熱力學(xué)性能，并與KCS34進(jìn)行比較。
　　計(jì)算結(jié)果表明，兩個(gè)改進(jìn)系統(tǒng)的系統(tǒng)特性有較大差異。從熱力學(xué)的角度看，C-modified cycle的性能優(yōu)于KCS34，在各個(gè)蒸發(fā)壓力下的較低工質(zhì)濃度時(shí)更為明顯。但在B-modi

5、fiedcycle中，工質(zhì)的有效工質(zhì)濃度范圍得到了擴(kuò)大，如在蒸發(fā)壓力為2.0MPa時(shí)，B-modified cycle的氨水濃度可低至0.5，而在KCS34和C-modified cycle中，相同壓力下氨水最低濃度為0.7。更寬的工質(zhì)濃度范圍有利于循環(huán)的安全運(yùn)行以及調(diào)節(jié)。
　　對(duì)工質(zhì)濃度的優(yōu)化表明，C-modified cycle在大多數(shù)蒸發(fā)壓力下所取得系統(tǒng)最優(yōu)值的工質(zhì)濃度與KCS34相差不大，而B-modified cycle