[發(fā)明專利]一種優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110423885.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113027556B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧叢匯;張玉健;姚壽廣;趙海超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): F01K25/08
• 分類號(hào): F01K25/08;F01K13/02;F01K13/00;F01K7/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法，其特征在于，包括如下內(nèi)容：

(1)在流程模擬軟件中構(gòu)建用能系統(tǒng)模型，將用能系統(tǒng)中待優(yōu)化的有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)等效為開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，所述開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)中，輸入物質(zhì)流體的溫度、壓力和輸出物質(zhì)流體的溫度、壓力一致；初步選取待優(yōu)化循環(huán)工質(zhì)，通過(guò)與所述待優(yōu)化循環(huán)工質(zhì)對(duì)應(yīng)的物性方法確定有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)參數(shù)；從各節(jié)點(diǎn)參數(shù)中選擇出敏感參數(shù)，對(duì)敏感參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，記錄敏感參數(shù)的靈敏度變化區(qū)間；

具體的，待優(yōu)化循環(huán)工質(zhì)組分有3種，即物質(zhì)流體1，物質(zhì)流體2和物質(zhì)流體3，則分別將所包含組分視為純工質(zhì)，通過(guò)混合器Mix混合得到混合工質(zhì)O-4，混合工質(zhì)此時(shí)的狀態(tài)為熱流，所述混合工質(zhì)O-4經(jīng)換熱器HX-1與冷流A1換熱冷卻，再經(jīng)工質(zhì)泵P-1加壓后在換熱器HX-2中加熱，最后進(jìn)入膨脹機(jī)T1中膨脹做功，得到物質(zhì)流體O-3，進(jìn)而完成做功循環(huán)，且在所述流程模擬軟件中設(shè)置兩個(gè)設(shè)置器使物質(zhì)流體O-3的溫度和壓力與混合工質(zhì)O-4的溫度和壓力一致；

(2)進(jìn)行數(shù)值模擬，獲取數(shù)值模擬運(yùn)行結(jié)果，所述數(shù)值模擬運(yùn)行結(jié)果包括各節(jié)點(diǎn)參數(shù)和工質(zhì)組分；

(3)設(shè)定系統(tǒng)約束條件，基于上述數(shù)值模擬運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)約束條件判定，若數(shù)值模擬運(yùn)行結(jié)果滿足系統(tǒng)約束條件，則輸出各節(jié)點(diǎn)參數(shù)和工質(zhì)組分，并進(jìn)入(4)，若數(shù)值模擬運(yùn)行結(jié)果不滿足系統(tǒng)約束條件，更新各節(jié)點(diǎn)參數(shù)和工質(zhì)組分更新種群，并返回(2)；

(4)構(gòu)建系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，以敏感參數(shù)和工質(zhì)中各成分的質(zhì)量流量或摩爾流量為自變量，系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)為因變量，以靈敏參數(shù)的靈敏度變化區(qū)間為自變量變化區(qū)間，使用優(yōu)化算法優(yōu)化循環(huán)工質(zhì)中各成分的質(zhì)量流量或摩爾流量實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)組分的控制，并求解系統(tǒng)性能最優(yōu)時(shí)各節(jié)點(diǎn)參數(shù)以及最適用于該系統(tǒng)的混合工質(zhì)組分。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法，其特征在于，所述系統(tǒng)約束條件包括：換熱器中的最小換熱溫度不小于3℃、進(jìn)入加壓泵前物流的氣相分率為0、膨脹機(jī)出口處物流的氣相分率為1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法，其特征在于：根據(jù)用能系統(tǒng)能夠給有機(jī)朗肯循環(huán)提供的限制因素選出備選工質(zhì)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法，其特征在于：所述限制因素包括最低冷凝溫度、冷凝壓力的變化區(qū)間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法，其特征在于：所述系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)包括熱力學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法，其特征在于，所述熱力學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括物流膨脹機(jī)輸出功、工質(zhì)泵功率、系統(tǒng)總效率中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法，其特征在于，所述系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)包括經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法，其特征在于：所述經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)為系統(tǒng)設(shè)備成本。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法，其特征在于：所述系統(tǒng)設(shè)備成本包括泵的成本、冷凝器的成本、蒸發(fā)器的成本、膨脹機(jī)的成本、資本回收系數(shù)CRF、年平均資本投資率、單位值的成本中的至少一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的優(yōu)化有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)性能的數(shù)值方法，其特征在于：采用遺傳算法優(yōu)化循環(huán)工質(zhì)中各成分的質(zhì)量流量或摩爾流量實(shí)現(xiàn)對(duì)工質(zhì)組分的控制，遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)值即為系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的目標(biāo)值。