调节传热窄点以提升有机朗肯循环性能的分析

李新国，弭慧惠，吴晓松，高冠怡

（1天津大学机械工程学院，天津300350；2中冶赛迪集团有限公司，重庆401122）

有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）已成为中低温热能利用与回收的有效手段。很多研究在循环的热力学性能、工质筛选与系统优化等方面做出了很多成就[1-2]。ORC研究的主要目标是提高循环的输出功、提高输出功的途径或者提高循环的加热量或者提高循环的热效率。

对于中低温热能，ORC的热效率已被限制，因此研究重点将是如何提高循环的加热量，如对ORC构型的重构研究，如双级ORC。Li等[3]与Wang等[4]对双级ORC与常规（单级）ORC进行循环性能的对比分析，表明双级ORC的输出功高于单级ORC。Li等[5-6]提出喷射式ORC，由常规ORC与气-气型喷射过程两个回路构成，喷射器引射膨胀机排气，降低膨胀机出口背压，以增大系统做功能力。Kheiri等[7]在喷射式ORC基础上加入回热器，膨胀机排气进入回热器预热高压蒸气后再进入喷射器。Chen等[8]与Zhang等[9]研 究 喷射式ORC中 喷 射器的出口再加热后进入膨胀机做功。

ORC循环性能不仅与传热窄点（pinch point of heat transfer,PPHT）的温差有关，也与传热窄点的位置相关。Li等[10-11]以单位面积的净输出功为优化目标，表明不同工质的优化传热窄点温差大致相同。Van Erdeweghe等[12]指出，传热窄点温差直接影响换热器的尺寸和成本。Butcher等[13]分析传热窄点温差和余热烟气比热容对余热发电性能的影响。Guo等[14]研究传热窄点在不同位置时的热效率、效率、单位面积输出功和最大输出功，表明热源出口温度较低时，传热窄点靠近热源出口时，跨临界循环性能更佳，反之亚临界循环性能更佳。……