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利用LNG冷能的朗肯循环适用工质的理论研究

作　者: 王弢
导　师: 林文胜
学　校: 上海交通大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: LNG 冷能发电 朗肯循环 性能分析 混合工质
分类号: TB65
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


天然气是一种高效清洁的能源,将在21世纪的能源结构中占据重要地位。而液化天然气(LNG)由于其良好的运输、储存特性,热值大、性能高的特点,逐渐成为能源供应与消费领域重要的一部分。LNG在气化过程中会有大量高品质的冷能释放,合理利用这些冷能具有十分可观的经济效益和环境效益。本文研究了如何采用有效的朗肯循环系统回收LNG中的冷能,主要内容包括:(1)通过查阅国内外相关文献,总结了近年来LNG冷能发电技术的进展。介绍并分析了各种冷能利用方案的优劣。(2)从理论上分析了LNG的冷量及冷能火用的计算方法及其相关因素,并研究了LNG蒸发过程中冷能火用释放的过程,包括火用损失分析。研究表明LNG蒸发压力及蒸发温度均对其冷能火用释放存在重要影响,从换热过程温度匹配恰当、减少火用损失角度,提出采用低温朗肯循环来回收LNG的冷能火用。(3)分析了朗肯循环适用工质的筛选原则,并对几种工质进行了初步筛选。使用HYSYS软件对采用不同工质的循环进行了模拟分析,分析的结果表明丙烷的循环性能要好于其他初选的工质。(4)通过计算分析,发现系统的火用损失主要发生在换热器中,是由冷热流体之间换热温度不匹配造成的。提出通过使用混合工质来改善系统的循环性能。理论循环性能的计算结果表明,虽然使用混合工质可以让换热器内换热过程温度匹配更恰当,同等工况下的循环性能更好,但工质的稳定工作温度区间也会减小。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 课题背景及意义  9-13
  1.2 热力系统分析方法简述  13-15
    1.2.1 火用分析  13-14
    1.2.2 热力经济分析和优化  14
    1.2.3 热经济学  14-15
  1.3 本文研究的内容与方法  15-17
第二章 利用LNG 冷能发电系统的方案比较  17-31
  2.1 利用LNG 冷能发电系统的研究现状  17-27
    2.1.1 利用LNG 冷能改善现有的动力循环性能  17-18
    2.1.2 相对独立的低温动力循环  18-27
  2.2 低温朗肯循环发电系统的优势  27-29
  2.3 本章小结  29-31
第三章 天然气的物性计算和循环工质的初选  31-41
  3.1 LNG 冷能释放过程的理论分析  31-36
    3.1.1 求解LNG 和朗肯循环工质的状态方程  31-33
    3.1.2 PR 方程的混合法则  33-34
    3.1.3 LNG 冷能?的计算  34-35
    3.1.4 LNG 冷能?的特性分析  35-36
  3.2 低温朗肯循环工质的选择  36-40
    3.2.1 循环工质的一般筛选原则  36-38
    3.2.2 朗肯循环的三种典型工质  38-40
  3.3 本章小结  40-41
第四章 低温朗肯循环纯工质的理论研究  41-55
  4.1 低温朗肯循环系统概况  41-45
    4.1.1 系统流程  41-43
    4.1.2 系统参数  43-44
    4.1.3 系统废热流体模型  44
    4.1.4 系统能量分析  44-45
    4.1.5 系统?分析  45
  4.2 候选工质模拟计算的结果分析  45-52
    4.2.1 工质蒸发器出口温度对系统性能的影响  46-47
    4.2.2 工质冷凝温度对系统性能的影响  47-49
    4.2.3 系统的?损失分析  49-52
  4.3 本章小结  52-55
第五章 混合工质用于低温朗肯的理论研究  55-73
  5.1 混合工质用于低温朗肯循环的提出  55-60
    5.1.1 混合工质的选择研究  55-58
    5.1.2 混合工质的组分配比的选择  58
    5.1.3 混合工质基本热物性参数的变化  58-60
  5.2 换热器中冷热流体的温度匹配曲线  60-61
  5.3 低品位工业废热为热源的朗肯循环混合工质研究  61-71
    5.3.1 低品位工业废热为热源的朗肯循环的系统流程  61-63
    5.3.2 低品位工业废热为热源的朗肯循环系统参数  63-65
    5.3.3 关键点参数对系统性能的影响  65-71
  5.4 本章小结  71-73
第六章 总结与展望  73-77
  6.1 本文研究结论  73-74
  6.2 对以后工作的展望  74-77
参考文献  77-81
致谢  81-83
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  83-85

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 制冷工程 > 制冷机械和设备
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