清洁与可再生能源研究:太阳能热利用
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2.2 系统建模预设参数分析

1.汽轮机压比ε

文中汽轮机压比是指汽轮机进口工质压力比汽轮机出口工质压力。系统针对200kW级小容量机组,设置汽轮机为单级透平。为了保证效率,单级透平的压比不宜过高,且考虑工质泵的做功能力,文中设置压比为5~10。

2.工质蒸发压力P1

对于干工质,工质的饱和蒸汽线上存在一个熵值最大的点。根据熵增原理,为了保证工质在汽轮机内膨胀做功的过程完全处于过热蒸汽区,工质的蒸发压力应不大于工质饱和蒸汽熵值最大点的压力。为了保证整个循环的有效性,有机工质需要在较好的密封条件下工作,为了防止空气泄漏进整个工质循环,有机工质的冷凝压力应略高于大气压。因此设置工质蒸发压力最低为大气压力0.1MPa乘以相应压比,最高为工质的熵最大饱和蒸汽点压力。

3.汽轮机入口工质蒸汽过热度ΔTsup

在针对不同的热源选取工质,或者将不同工质应用到不同温度热源时,熵最大值点的温度可作为选取工质的一个标准,该温度与热源温度的差值对于蒸汽发生系统中的过热段有重要影响。

各工质的温度参数见表2-3。由工质运行参数设计方案可知,工质在有机朗肯循环系统中最大温度为汽轮机入口温度,可由熵最大点温度加汽轮机入口工质蒸汽过热度求得。首先,为保证系统的安全性与有效性,工质在循环系统中最大温度应小于工质对应的自燃温度和最大可用温度;其次,过热度太大会导致实际蒸汽发生系统中过热段换热器面积过大,增加系统成本。综合上述因素,本文设置最大过热度为30℃。

表2-3 选用工质的温度参数 单位:℃

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4.汽轮机效率、工质泵效率

计算中假设汽轮机相对内效率ηT=75% [39]。有些文章在计算中假设泵效率为60%甚至更高[21,23,40],通过与泵制造厂家沟通,本文计算中假设工质泵效率ηP=40% 。