[發明專利]一種有機朗肯循環系統工質充注量的預估方法

有效

• 申請號: 201810200943.7
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108763607B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 靳允立;高乃平;朱彤
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發明涉及一種有機朗肯循環系統工質充注量的預估方法，用以獲取有機朗肯循環系統的最小工質充注量，包括以下步驟：1)基于有機朗肯循環系統的組件傳遞函數構建ORC系統的動態特性模型；2)計算從儲液裝置注入ORC循環的質量流量以及從ORC循環排入儲液裝置的質量流量；3)將從儲液裝置注入ORC循環的質量流量與從ORC循環排入儲液裝置的質量流量之差作為ORC循環與儲液裝置間工質交換的凈流量，并計算ORC循環最大循環工質變化量；4)根據ORC循環最小運行工質量和最大循環工質變化量計算ORC循環最大工質需求，即最小工質充注量。與現有技術相比，本發明具有避開求解工質分布難題、計算簡單準確、適應性強、更加靈活等優點。

技術領域

本發明涉及低品質熱量回收利用技術領域，尤其是涉及一種有機朗肯循環系統工質充注量的預估方法。

背景技術

為了提高能源利用效率，減少污染物排放，低品質熱源利用受到了廣泛關注。有機朗肯循環(ORC)在低品質熱能利用方面具有極大優勢，并已成功應用于回收工業廢熱、地熱能、太陽能、生物質能等低品質熱源。由于ORC系統使用有機工質作為工作介質，因此必須密封運行。這就使得ORC系統不能像朗肯循環一樣，進行工質的在線充注。因此ORC系統工質充注量需要滿足全部運行工況下的系統最大工質需求。但目前尚沒有ORC工質充注量的成熟估算方法。若ORC系統工質充注量過大，將會造成工質浪費，如果冷凝器兼做儲液裝置，過高的儲液量還會影響冷凝換熱效果，降低系統性能。若充注量過小，將可能導致循環中斷，影響系統性能和安全。

ORC系統工質需求量可以由充注量滿足需求條件下的循環工質量所體現。循環工質量的最大值即為ORC系統最大工質需求和要求的最小工質充注量。故現有的研究試圖通過獲得沿整個ORC系統的工質分布確定工質充注量，但求解系統工質分布較為困難。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種有機朗肯循環系統工質充注量的預估方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種有機朗肯循環系統工質充注量的預估方法，用以獲取有機朗肯循環系統的最小工質充注量，包括以下步驟：

1)基于有機朗肯循環系統的組件傳遞函數構建ORC系統的動態特性模型，并通過試驗確定模型參數和修正模型結構；

2)根據ORC系統的動態特性模型計算從儲液裝置注入ORC循環的質量流量以及從ORC循環排入儲液裝置的質量流量；

3)將從儲液裝置注入ORC循環的質量流量與從ORC循環排入儲液裝置的質量流量之差作為ORC循環與儲液裝置間工質交換的凈流量，并通過此凈流量隨時間累積計算ORC循環最大循環工質變化量；

4)根據ORC循環最小運行工質量和最大循環工質變化量計算ORC循環最大工質需求，即最小工質充注量。

所述的步驟1)中，ORC系統的動態特性模型滿足以下穩態約束條件：

(1)從儲液裝置流入流出ORC循環的質量流量相等；

(2)ORC循環工質量隨時間變化率為0。

所述的步驟3)中，ORC循環最大循環工質變化量ΔM的計算式為：

ΔM＝∫(m_cyc,in-m_cyc,out)dt

其中，m_cyc,in為從儲液裝置注入ORC循環的質量流量，m_cyc,out為從ORC循環排入儲液裝置的質量流量。

所述的步驟4)中，最小工質充注量C_min的計算式為：