[發明專利]高溫熱泵和低溫發電模擬選型的計算方法

在審

• 申請號: 201811166647.6
• 申請日: 2018-10-08
• 公開（公告）號: CN109214115A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 王琳;宮昊;馬正孔;溫璐;孫永康;胡永麗
• 申請（專利權）人: 山東海利豐清潔能源股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q50/06
• 代理公司: 山東濟南齊魯科技專利事務所有限公司 37108
• 代理人: 劉棟棟

本發明提供一種高溫熱泵和低溫發電模擬選型的計算方法，步驟：（1）確定循環的熱力參數，確定工質的蒸發溫度和冷凝溫度；（2）循環最佳蒸發溫度和最佳冷卻水溫升根據單位質量的熱流體凈輸出的最大電功來確定；（3）取熱水流量為1 kg/s，溫度為80～150℃，環境溫度為20℃，蒸發器、冷凝器最小傳熱溫差為5℃，蒸發器效率為0.98；（4）預取冷卻水溫升為5℃，則冷凝溫度為30℃；工質和熱流體溫度對最佳蒸發溫度的影響對于濕流體R134a，熱流體在80～120℃范圍內時，循環存在最佳蒸發溫度;當熱流體溫度高于120℃時，不存在最佳蒸發溫度；（5）可得出發電系統凈輸出電功。有益效果：具有算法簡單，通用性好，測量參數少，可以快速計算等諸多優點。

技術領域

本發明涉及一種計算方法，尤其是高溫熱泵和低溫發電模擬選型的計算方法。

背景技術

低溫熱能種類繁多，包括各種工業余熱，以及太陽熱能、地熱能等可再生能源，總量巨大，近年來很多學者對中低溫熱能發電做了大量研究。其中，工業余熱和地熱能中，含有大量的中低溫熱水資源。中低溫發電技術較早、較成熟的應用是在地熱能領域，一般認為溫度高于150℃的為高溫地熱流體，90 ～ 150℃的為中溫地熱流體，低于90℃的為低溫地熱流體。中低溫熱源通常采用有機朗肯循環或稱雙工質循環發電系統，它采用低沸點有機工質，充分利用較低溫度的熱源實現朗肯循環發電。

發明內容

本發明提供一種高溫熱泵和低溫發電模擬選型的計算方法。

技術方案：高溫熱泵和低溫發電模擬選型的計算方法，步驟：

（1）在已知熱源溫度和流量的情況下，確定循環的熱力參數，確定工質的蒸發溫度和冷凝溫度；

（2）在循環中，蒸發溫度決定了系統循環工質的流量以及在渦輪機中的焓降，凈輸出功存在一個最大值，對應一個最佳蒸發溫度，循環最佳蒸發溫度和最佳冷卻水溫升根據單位質量的熱流體凈輸出的最大電功來確定；

（3）取熱水流量為1 kg /s，溫度為80 ～ 150℃，環境溫度為20℃，蒸發器、冷凝器最小傳熱溫差為5℃，蒸發器效率為0. 98，渦輪機效率、機械效率、發電機效率、循環泵效率、電動機效率分別為0．78、0．98、0．92、0．6、0．88，熱流體泵的效率、揚程及對應的發電機效率分別為0．7、20 m、0．88，冷卻水泵的效率、揚程及對應的發電機效率分別為0．75、20 m、0．88；

（4）預取冷卻水溫升為5℃，則冷凝溫度為30℃；工質和熱流體溫度對最佳蒸發溫度的影響對于濕流體R134a，熱流體在80 ～ 120℃范圍內時，循環存在最佳蒸發溫度; 當熱流體溫度高于120℃時，不存在最佳蒸發溫度；

（5）在確定了循環工質以及最佳蒸發溫度和最佳凝結溫度以后，可得出ORC 發電系統凈輸出電功：

W凈max = m( wT － wP) － w＇P － m″w″P) ( 1)

wT = ( h1 － h2s) ηTηMηG( 2)

wP = v3( p4 － p3) /( ηPηEM) ( 3)

w'P = gH' /( η'Pη'EM) ( 4)

w″P = gH″ /( η″Pη″EM) ( 5)

m = c'pm( t'1 － t1opt － δt') ηV /r ( 6)

m″ = m［h1 － ( h1 － h2s) ηT － h3］/( c″pmΔt″opt) ( 7)

Q = m( h1 － h3 － wP) /ηV( 8)

η = W凈max /Q ( 9)。