太阳能和低温余热联合驱动有机朗肯循环系统的热力学研究开题报告

 2023-10-25 10:58:52

1. 研究目的与意义

(1)背景:作为全球经济大国,我国碳排放形势严峻,而如何有效减少碳排放,从源头控制全球变暖问题也已成为全球共同关注的问题。因此,改善新能源在能源消耗中的占比迫在眉睫。近年来,以清洁、无消耗燃料、无污染、稳定等特点著称的太阳能受到国家重视,其利用潜力巨大。相较于其他能源,我国的太阳能储量丰富,开发条件优越。我国作为能源大国,必须高度重视太阳能的开发,建立持续发展,清洁再生的能源系统。但单一依靠太阳能发电系统存在间歇性的问题,需要其他形式的能源进行弥补。我国是工业化大国,工业余热资源丰富,但利用低温余热发电存在效率较低的缺点。而将工业余热与太阳能进行联合发电,可利用稳定的工业余热来弥补太阳能存在的间歇性问题,太阳能又可提高低温余热发电系统的效率。因此,有必要对太阳能和低温热源联合发电系统进行研究。

(2)目的:能源是生存发展的必需品,我国对能源的需求随着社会的发展愈加增长,我国的能源结构主要依靠化石燃料,不可避免对环境造成严重危害,威胁人类身体健康。因此改善能源结构迫在眉睫。本文以太阳能和工业余热联合发电系统为研究对象,利用 Aspen 模拟软件构建并优化太阳能和工业余热联合发电系统,计算系统热效率、火用效率、功率等热力学参数,达到太阳能和工业余热多能互补高效发电的目的。

(3)意义:低温余热发电的小温差特点,使其净效率非常低,因此有必要引入新的热源提升低温余热发电的效率。太阳能是一种可再生能源,将其与低温余热进行互补有助于提高能源利用率和环境保护。

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2. 研究内容和预期目标

(1)研究内容:

1. 查阅相关的文献资料,了解我国开发太阳能和工业余热的意义及现状;

2. 了解 Aspen plus 在有机工质热力系统中的应用

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3. 研究的方法与步骤

(1)研究方法:

1. 通过查阅国内外的相关文献资料,了解我国开发太阳能与地温余热联合热发电的背景,意义及现状;

2. 学习并理解太阳能-低温余热联合发电的优势;

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4. 参考文献

[1] C. Zhang, C. Liu, S. Wang, X.Xu, Q. Li, Thermo-economic comparison of subcritical organic Rankine cyclebased on different heat exchanger configurations, Energy 123 (2017) 728-741.
[2] S. Wang, C. Liu, C. Zhang, X. Xu,Thermodynamic evaluation of leak phenomenon in liquid receiver of ORC systems,Applied Thermal Engineering 141 (2018) 1110-1119.
[3] C. Zhang, C. Liu, X. Xu, Q. Li, S. Wang, X.Chen, Effects of superheat and internal heat exchanger on thermo-economicperformance of organic Rankine cycle based on fluid type and heat sources,Energy 159 (2018) 482-495.
[4] B. Twomey, P.A. Jacobs, H. Gurgenci, Dynamicperformance estimation of small-scale solar cogeneration with an organicRankine cycle using a scroll expander, Applied Thermal Engineering 51 (2013)1307-1316.
[5] N.F. Tumen Ozdil, M.R. Segmen, A. Tantekin,Thermodynamic analysis of an Organic Rankine Cycle (ORC) based on industrialdata, Applied Thermal Engineering 91 (2015) 43-52.

[6] 杨先亮, 黄文辉, 秦志明. 全天候工作海洋温差能-太阳能联合热发电系统[J]. 节能, 2015, 34(6): 33-37.

[7] 吴文,王良焱,蒋文浩. 广义雾滴提升循环基本过程的实验研究[J]. 海洋工程, 1991, 9(1): 87-93

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5. 计划与进度安排

(1)2024 年 12 月 6 日-2024 年 2 月 20 日 学生网上选题,视学生选题情况作适当

调整。选题结束,指导老师向学生下达任务,学生根据要求收集资料。

(2)2024年 2 月 21 日-2024 年 2 月 25 日 指导教师完成在系统中毕业论文任务书

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