应用于有机朗肯循环的喷射器理论与实验研究

doi:10.16085/j.issn.1000-6613.2016.10.013

化工进展 ›› 2016, Vol. 35 ›› Issue (10): 3101-3109.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2016.10.013

应用于有机朗肯循环的喷射器理论与实验研究

李新国¹, 孟庆良¹, 赵翠翠²

1 天津大学机械工程学院, 天津 300072;
2 金大地新能源(天津)集团股份有限公司, 天津 300202

收稿日期:2016-01-06 修回日期:2016-07-01 出版日期:2016-10-05 发布日期:2016-10-05
作者简介:李新国(1965-),男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向为热力学循环理论与技术、流体喷射流动理论与技术等。E-mail:xgli@tju.edu.cn。
基金资助:
国家自然科学基金项目（51276122）。

Theoretical and experimental study of ejector used to organic Rankine cycle

LI Xinguo¹, MENG Qingliang¹, ZHAO Cuicui²

1 School of Mechanical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China;
2 Golden Earth New Energy(Tianjin) Group Co., Ltd., Tianjin 300202, China

Received:2016-01-06 Revised:2016-07-01 Online:2016-10-05 Published:2016-10-05

摘要/Abstract

摘要： 将喷射器应用于有机朗肯循环（ORC），构成喷射式有机朗肯循环（EORC）。EORC中喷射器引射膨胀机的出口排气，以降低膨胀机排气压力，增大膨胀机的工作压差，来提高循环的做功能力。为分析喷射器性能对EORC循环性能的影响，以经典喷射器理论为基础，选用R600为工质，在MATLAB平台，编制喷射器引射系数与引射压力的优化程序，对喷射器的最大引射系数与最小引射压力进行优化研究。结果表明，混合压力和引射系数一定时，工作流体的引射能力随工作压力的增大不断提高，能够引射更低压力的引射流体；最大引射系数和喷射效率随工作压力增大逐渐增大。并据此设计喷射器和构建EORC实验系统，初步实验表明：相比于ORC，EORC的做功能力明显提高，但系统热效率有所降低。

关键词: 喷射器, 喷射器性能, 有机朗肯循环, 喷射式有机朗肯循环

Abstract: A organic Rankine cycle with ejector(EORC)was proposed by using ejector to the organic Rankine cycle(ORC). The ejector in the EORC induces the exhaust from the expander so as to decrease the expander backpressure and increase the pressure difference in the expander,which resulted in an increase of the power output capacity of the cycle. In order to analyze the influence of the ejector on the thermodynamic performance of the EORC,the maximum entrainment ratio and the minimum induced pressure of the ejector were analyzed based on the classical theory of ejector using R600 as the working fluid on MATLAB platform. The results showed that when the mixing pressure and the entrainment ratio of the ejector were constant,the capacity of the primary fluid to induce the second fluid in the ejector increased with increasing primary pressure. The maximum entrainment ratio and entrainment efficiency increased with the increase of the primary pressure. Based on the optimization results,the structure of ejector used to organic Rankine cycle was designed. Preliminary experiments showed that compared to ORC,the power output of the EORC increased significantly,but its systemic thermal efficiency decreased.

Key words: ejector, performance of ejector, organic Rankine cycle(ORC), organic Rankine cycle with ejector(EORC)

中图分类号:

TK123

李新国, 孟庆良, 赵翠翠. 应用于有机朗肯循环的喷射器理论与实验研究[J]. 化工进展, 2016, 35(10): 3101-3109.

LI Xinguo, MENG Qingliang, ZHAO Cuicui. Theoretical and experimental study of ejector used to organic Rankine cycle[J]. Chemical Industry and Engineering Progree, 2016, 35(10): 3101-3109.

参考文献

[1] 索科洛夫(黄秋云译).喷射器[M].北京:科学出版社,1977.
[2] DEBERNE N,LEONE J F,DUQUE A,et al.A model for calculation of steam ejector performance[J].International Journal of Multiphase Flow,1999,25(5):841-855.
[3] HEMIDI Amel,HENRY François,LECLAIRE Sébastien,et al.CFD analysis of a supersonic air ejector Part Ⅰ:experimental validation of single-phase and two-phase operation[J].Applied Thermal Engineering,2009,29(8/9):1523-1531.
[4] HEMIDI Amel,HENRY François,LECLAIRE Sébastien,et al.CFD analysis of a supersonic air ejector Part Ⅱ:relation between global operation and local flow features[J].Applied Thermal Engineering,2009,29(14/15):2990-2998.
[5] 陆宏圻,等.喷射技术理论及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2004.
[6] 季建刚,黎立新,王如竹.蒸汽喷射压缩器的变工况特性分析[J].化工学报,2007,58(2):68-71.
[7] 季建刚,倪海,黎立新,等.蒸汽喷射压缩器的变工况特性模拟与分析[J].化工学报,2008,59(3):557-561.
[8] 马昕霞,袁益超,聿拯.一种新型多喷嘴汽-液喷射器的性能[J].化工学报,2011,62(5):1258-1263.
[9] 段景晓,王润娟,陈建敏,等.液-汽喷射器吸入段机械加压提高引射性能[J].化工进展,2012,31(11):2400-2405.
[10] 王立慧,赵龙,张学建,等.基于CFD数值模拟的蒸气喷射器结构研究[J].化工进展,2013,32(12):2852-2858.
[11] 马昕霞,袁益超,黄鸣,等.多喷嘴汽-液两相喷射性能的实验研究[J].动力工程学报,2010,29(10):777-781.
[12] 李新国,林蝶蝶,朱强,等.可调喷射器应用于有机朗肯循环的热力学分析[J].热能动力工程,2015,4:521-526.
[13] 韩中合,杜燕,王智.有机朗肯循环低温余热回收系统的工质选择[J].化工进展,2014,33(9):2279-2285.
[14] XU R J,HE Y L.A vapor injector-based novel regenerative organic Rankine cycle[J].Applied Thermal Engineering,2011,31(6/7):1238-1243.
[15] ZHANG S J,WANG H X,GUO T.Performance comparison and parametric optimization of subcritical organic Rankine cycle (ORC) and transcritical power cycle system for low-temperature geothermal power generation[J].Applied Energy,2011,88(8):2740-2754.
[16] 李新国,贾艳敏,采用喷射泵提高低温热源发电能力的系统:200910070578.3[P].2012-01-21.
[17] LI X G,ZHAO C C,HU X C.Thermodynamic analysis of organic rankine cycle with ejector[J].Energy,2012,42:342-349.
[18] LI X G,LI X J,ZHANG Q L.The first and second law analysis on an organic Rankine cycle with ejector[J].Solar Energy,2013,93:100-108.

应用于有机朗肯循环的喷射器理论与实验研究

Theoretical and experimental study of ejector used to organic Rankine cycle

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[1]	李丹, 杨思宇, 钱宇. 耦合溴化锂吸收式制冷与有机朗肯循环的合成气深冷分离工艺[J]. 化工进展, 2022, 41(10): 5236-5246.
[2]	李新国, 弭慧惠, 吴晓松, 高冠怡. 调节传热窄点以提升有机朗肯循环性能的分析[J]. 化工进展, 2021, 40(5): 2517-2525.
[3]	刘广林, 徐进良, 苗政. 共冷凝器双循环有机朗肯发电系统㶲分析[J]. 化工进展, 2021, 40(12): 6656-6662.
[4]	何磊,苏毅,揭涛,梁健,唐昭帆,杨冰冰,张世程. 气液喷射器的结构设计与性能分析[J]. 化工进展, 2020, 39(4): 1245-1251.
[5]	姚轶智,代玉强,张博文,于闯,李陌晗. 动量增强型喷射器性能实验与分析[J]. 化工进展, 2019, 38(10): 4489-4496.
[6]	刘广林, 曹泷, 刘欢, 苗政, 徐进良. 基于单螺杆膨胀机有机朗肯循环有无回热系统性能分析[J]. 化工进展, 2019, 38(06): 2626-2632.
[7]	王治红, 丁晓明, 吴明鸥, 沈晓燕. 有机朗肯循环在多品位余热发电中的应用[J]. 化工进展, 2019, 38(05): 2189-2196.
[8]	毕荣山, 杨青青, 陈宸, 项曙光. 下喷式环流反应器环隙气含率影响因素[J]. 化工进展, 2019, 38(04): 1696-1701.
[9]	杨宇鑫, 张红光, 赵蕊, 李健, 赵腾龙, 张梦茹. 工质泵变运行工况对有机朗肯循环系统性能的影响[J]. 化工进展, 2019, 38(02): 851-857.
[10]	姚玉婷, 李士雨. 高通量换热器用于低温发电系统的研究[J]. 化工进展, 2018, 37(10): 3737-3743.
[11]	黄靖伦, 王辉涛, 葛众, 韩金蓉, 赵玲玲. 双压膨胀有机朗肯循环中低温余热发电系统的热力性能[J]. 化工进展, 2018, 37(09): 3303-3311.
[12]	王明涛, 刘启一, 张百浩. 冷凝条件对基于混合工质的内燃机余热有机朗肯循环热力性能的影响[J]. 化工进展, 2018, 37(08): 2927-2934.
[13]	杨德明, 朱碧云, 顾强, 王争光, 印一凡, 高晓新. 基于机械蒸汽再压缩和有机朗肯循环技术的双溶剂协同萃取精馏分离乙酸甲酯-甲醇-水节能工艺[J]. 化工进展, 2018, 37(05): 2010-2015.
[14]	曹泷, 刘秀龙, 张鸣, 徐进良. 有机朗肯循环发电系统变工况运行的实验研究[J]. 化工进展, 2018, 37(01): 88-95.
[15]	吴国策, 朱兴仪, 赵英汝. 一种新型的太阳能驱动ORC-HP热电联产耦合系统[J]. 化工进展, 2017, 36(S1): 195-202.