有机朗肯循环系统工质设计与系统参数的同步优化

作者：王羽鹏; 罗向龙^*; 梁俊伟; 陈健勇; 杨智; 陈颖

来源：广东工业大学学报, 2020, 37(01): 69-80.

DOI：10.12052/gdutxb.190009

• 基团贡献法
• 计算机辅助分子设计
• 有机朗肯循环
• 算法
• 优化
• 工质筛选

工质是有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)中能量转换的载体,其与冷、热源之间的匹配直接影响ORC系统性能。现有工质提升ORC系统性能有限,新型工质的设计对提升ORC性能非常重要。提出了基于计算机辅助分子设计(computer-aided molecular design, CAMD)的工质设计与和ORC系统同步优化的建模和求解方法,对传统CAMD模型进行了改进。建立了以ORC系统输出净功最大为优化目标的混合整数非线性数学规划(mixed integer non-line programming, MINLP)模型,提出了求解策略。基于9个基本元素选择37个基团,应用于建立的同步优化模型,获得了热源范围353.15～463.15 K和冷源范围293.15～298.15 K工况下的最优工质,并与现有工质进行了对比验证。对比结果表明,新型工质的ORC净功比现有工质ORC净功增加12.46%。对在计算ORC循环性能中涉及的工质物性,如临界温度、临界压力、沸点温度、比热容、密度和相对分子质量等进行了敏感性分析。

• 出版日期2020
• 单位广东工业大学