有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)模擬分析計算案例1.1使用AspenPlus軟件建模AspenPlus軟件是一個生產(chǎn)裝置設(shè)計、穩(wěn)態(tài)模擬和優(yōu)化的大型通用流程模擬系統(tǒng)，它有比較完善的物質(zhì)的物性資料，能夠建立模型，進行系統(tǒng)裝置的流程仿真，設(shè)置工況，選定設(shè)備參數(shù)，并且能設(shè)置輸出目標，比如負荷、功耗、電力、經(jīng)濟條件等等。選取工質(zhì)為R124，熱源為水，冷源為空氣，使用AspenPlus軟件對有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)流程建立實驗?zāi)Ｐ停鐖D5-1所示，在設(shè)置全局信息時，采用PR方程作為系統(tǒng)模型的物性計算方法。圖5-1有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)模型1.2設(shè)備參數(shù)設(shè)定膨脹機設(shè)計：本文有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)使用的是向心透平膨脹機，將直流發(fā)電機接至膨脹機，能減小摩擦熱損耗且可以節(jié)省空間。向心透平膨脹機設(shè)計進口壓力為0.013Mpa，出口壓力為0.006Mpa，工質(zhì)的質(zhì)量流率為540kg/h，其相關(guān)參數(shù)如表5-1所示。表5-1膨脹機的設(shè)計參數(shù)膨脹機進口壓力（Mpa）0.013出口壓力（Mpa）0.006進口溫度（℃）-1.345出口溫度（℃）-11.143質(zhì)量流率（kg/h）540轉(zhuǎn)速（r/min）30000進口汽相分率1.00出口汽相分率0.83等熵效率0.78蒸發(fā)器設(shè)計：本文有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)使用的是降膜式蒸發(fā)器，系統(tǒng)運行過程中，有機工質(zhì)R124經(jīng)過工質(zhì)泵，進入蒸發(fā)器的殼程。蒸發(fā)器的設(shè)計蒸發(fā)壓力約為0.16Mpa，設(shè)計蒸發(fā)溫度約為-1℃，且在其進出口處分別安裝溫度表和壓力表，測量工質(zhì)在其進出口處的溫度及壓力，其相關(guān)參數(shù)如表5-2、圖5-2所示。表5-2蒸發(fā)器的設(shè)計參數(shù)蒸發(fā)器蒸發(fā)壓力（Mpa）0.15697蒸發(fā)溫度（℃）-0.99978質(zhì)量流率（kg/h）540設(shè)計傳熱系數(shù)（W/m2·K）200-500圖5-2蒸發(fā)器模型冷凝器設(shè)計：本文有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)采用的冷凝器是空氣冷卻式冷凝器，其主要作用是把在膨脹機中做功后的工質(zhì)乏氣冷卻凝結(jié)成液態(tài)。系統(tǒng)工作過程中，有機工質(zhì)R124由膨脹機排出，從上方進入，從下方出口，進入冷凝器的殼程。該冷凝器的設(shè)計冷凝壓力約為0.07Mpa，設(shè)計冷凝溫度是-19℃，且在其進出口處分別安裝溫度表和壓力表，測量工質(zhì)在其進出口處的溫度及壓力，冷凝器的相關(guān)參數(shù)如表5-3、圖5-3所示。表5-3冷凝器的設(shè)計參數(shù)冷凝器冷凝壓力（Mpa）0.074731冷凝溫度（℃）-19質(zhì)量流率（kg/h）540設(shè)計傳熱系數(shù)（W/m2·K）100-300圖5-3冷凝器模型工質(zhì)泵設(shè)計：本文有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)采用的工質(zhì)泵是隔膜式計量泵，它的最大工作流量是900kg/h，符合本系統(tǒng)的工質(zhì)流量要求，最大工作壓力是1.2Mpa，額定功率是50Hz，其相關(guān)參數(shù)如表5-4所示。表5-4工質(zhì)泵的設(shè)計參數(shù)工質(zhì)泵工作壓力（Mpa）1揚程（m）20工作流量（kg/h）0-900額定頻率（Hz）50等熵效率0.321.3計算結(jié)果以R124為有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的有機工質(zhì)，在冷源空氣溫度-19℃、熱源海水表層溫度0℃的條件下，結(jié)合REFPROP物性查詢軟件和系統(tǒng)的數(shù)學模型，計算得出本文有機朗肯循環(huán)系統(tǒng)的熱效率是1.09%，?效率是1.37%，膨脹機的等熵效率是78.42%，工質(zhì)泵的等熵效率是31.60%，設(shè)定工質(zhì)流量為540kg/h，使用AspenPlus軟件進行系統(tǒng)的模擬分析，得到蒸發(fā)器的負荷為12551cal/sec，冷凝器的負荷為10993cal/sec，工質(zhì)泵的功耗為Wp=0.49kw，膨脹機做功Wt=7kw。（5-1）（