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1、哈尔滨理工大学 硕士学位论文 低温余热发电模型的研究 姓名：王建财 申请学位级别：硕士 专业：高电压与绝缘技术 指导教师：杨嘉祥 20030301 低温余热发电模型的研究 捅矍 为利用可再生能源和净化大气环境，使人类社会得到可持续性发展，本文 以回收低温余热源为目的，开展了低温余热发电的研究。 文中在对园内外相关领域进行了充分调研的基础上，结合工程实际状况， 针对低温余热发电特点，充分考虑经济性的前提下，对现行的低温余热发电系 统进行比较，选择了以具有低沸点的R 1 l 为工质，由蒸发器、E H D 冷凝器、汽 轮机一发电机组等主要部件组成的有机朗肯循环热力系统模型。 文中以热力学理论为基础，
2、计算了低温余热发电系统的运行参数( 比焓、 熵、工质流量、雷诺数、管路压力等) 和各主要组件如汽轮机发电机组、蒸发 器和E H D 冷凝器的结构参数，并计算了系统的效率。同时从静电强化换热理论 出发，建立了表征线板电极间的电场和流场分布的数学模型，并根据线板电极 间的边界条件，利用有限差分法和超松弛迭代法，分别就不同气流初速度和不 同外施电压的情况下，对线一板空间的电场和流场进行了数值模拟，计算结果与 理论分析基本一致。 该项研究的实验模型不仅可以利用在低温余热发电系统，而且羽地热、太 阳能及海洋温差发电均有参考价值。文中所研究E H D 强化换热理论，不仅为有 源强化换热提供了一项新的技术方
3、案，而且为电磁学和热力学理论的跨学科研 究有一定的促进作用。 关键词：低温余热；发电模型；E H D 哈尔滨理工人学工学硕士学位论文 S t u d yo fM o d eISf o rL o wT e m p e r a t u r eW a s t e h e a t P o w e rG e n e r a tio n A b s t r a c t A i m e da tr e c y c l i n gs o u r c eo fl o wt e m p e r a t u r ew a s t eh e a t ，u t i l i z i n gr e n e w a b l
4、e e n e r g ys o u r c ea n dd e c o n t a m i n a t i n ga t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n tt ok e e ps u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n to fh u m a ns o c i e t y , t h el o wt e m p e r a t u r ew a s t eh e a tp o w e rg e n e r a t i o nw a s r e s e a r c h e di nt h i sp a p e r
5、 B a s e do ns u f f i c i e n ti n v e s t i g a t i o no fr e l a t i v ef i e l da th o m ea n da b r o a d ，c o m b i n e d w i t ha c t u a ls t a t eo fe n g i n e e r i n g ，a i m e da tt h ec h a r a c t e r i s t i c so fl o wt e m p e r a t u r e w a s t eh e a tp o w e rg e n e r a t i o
6、n ，u n d e ra d e q u a t ec o n s i d e r a t i o no f e c o n o m i c a le f f i c i e n c y , t h et h e r m o d y n a m i cs y s t e mm o d e l so nt h eb a s eo fR a n k i n e c y c l e ，w h i c hm a i n l y c o n s i s t e do fe v a p o r a t o r ，E H Dc o n d e n s e ra n ds t e a mt u r b i
7、n e - g e n e r a t o rg r o u pw i t hR 11 a s w o r k i n gf l u i d ，w e r ec o n s t r u c t e da f t e rc o m p a r i n gt h ec u r r e n tl o wt e m p e r a t u r e w a s t eh e a tp o w e rg e n e r a t i o ns y s t e m s T h ew o r k i n gp a r a m e t e r s ( s p e c i f i ce n t h a l p y
8、, e n t r o p y , f l u xo fw o r k i n gf l u i d ， R e y n o l d sn u m b e r ，e t c ) ，t h ec o n f i g u r a t i o np a r a m e t e r so ft h em a i nc o m p o n e n t s ，s u c h a ss t e a mt u r b i n e g e n e r a t o rg r o u p ，e v a p o r a t o ra n dE H Dc o n d e n s e ra n ds y s t e m
9、e f f i c i e n c yw e r ec a l c u l a t e do nt h eb a s eo ft h e r m o d y n a m i c st h e o r y A tt h es a m et i m e ， t h em a t h e m a t i c a lm o d e l so f 廿1 ee l e c t r i cf i e l da n dt h ef l o wf i e l dd i s t r i b u t i o nw e r e e s t a b l i s h e df r o mt h et h e o r yo
10、 fe l e c t r o s t a t i ce n h a n c e m e n to fh e a tt r a n s f e r E m p l o y e d f i n i t ed i f f e r e n t i a lm e t h o da n do v e r r e l a x a t i o ni t e r a t i o nm e t h o d ，a c c o r d i n gt oc e r t a i n b o u n d a r yc o n d i t i o n si nt h ew i r e - p l a t ee l e c
11、t r o d es p a c e ，t h ee l e c t r i cf i e l da n dt h ef l o w f i e l di nt h ew i r e - p l a t e s p a c ew e r en u m e r i c a l l ys i m u l a t e du n d e rd i f f e r e n ti n i t i a l v e l o c i t i e so fR1 1s t r e a ma n dd i f f e r e n tm a g n i t u d e so fa p p l i e dv o l t
12、a g e T h ec a l c u l a t i o n r e s u l t sa g r e e dw i t ht h e o r e t i c a la n a l y s i ss a t i s f a c t o r i l y T h ee x p e r i m e n t a lm o d e l sn o t o n l yC a nb ei n t r o d u c e di n t ol o wt e m p e r a t u r e w a s t e h e a tp o w e rg e n e r a t i o n ，b u ta i S O
13、c a nb ea v a i l a b l ei nt h eg e o t h e r m a l ，s o l a ra n d o c e a nt h e r m a lg r a d i e n tp o w e rg e n e r a t i o n T h et h e o r yo fE H De n h a n c e m e n to fh e a t t r a n s f e rm e n t i o n e di nt h i sp a p e rn o to n l ya d d san e wt e c h n i c a lp r o p o s a lt
14、 oa c t i v eh e a t t r a n s f e re n h a n c e m e n tt e c h n o l o g y , b u ta l s o p l a y sp r o m o t er o l e f o r c r o s s i n g d e v e l o p m e n to f e l e c t r o m a g n e t i ct h e o r ya n dt h e r m o d y n a n f i ct h e o r y , K e y w o r d s ：l o w t e m p e r a t u r ew
15、 a s t eh e a t ；p o w e rg e n e r a t i o nm o d e l ；E H D ； I l 哈尔滨理工人学工学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 国内外地热发电发展概况 随着环保意识的不断增强，新能源( 风力发电、光电、光热、生物质能、 地热能、太阳能、海洋温差能等) 的开发和利用，如何有效解决工业余热污染， 越来越受到人们的重视。 地球总地热能约为全球煤热能的1 7 亿倍，具有很大的开发前景，主要分 布在环太平洋地热带、大西洋中脊地热带、地中海及喜马拉雅地热带、中亚地 热带、红海、亚丁湾与东非裂谷地热带等。地热发电是利用地下热水和蒸汽为 动力源的一
16、种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似，也是根据能量转换 原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。 中国拥有藏量丰富、分布广泛的地热资源。高于2 5 的温泉有2 2 0 0 处，其 中2 5 4 0 。C 有8 5 9 处，4 0 6 0 有8 0 7 处，6 0 8 0 有3 9 8 处，8 0 以上有1 3 6 处”。目前已发现3 2 0 0 处地热资源区，2 0 0 0 多座地热井已经挖掘，其中有2 5 5 座具有高温地热发电的潜力。据估计，中国地热资源的总储量达到5 8 0 0 M W ， 其中有3 0 0 8 M W 现在已被开发，居世界第1 2 位，其中我国西藏自治区装机 2 8 1 8 M W ，规模最大的羊八井地热电站装机容量为2 4M W ，年发电量已达1 1 亿k W h ，是我国最大的地热发电厂，目前，该站为拉萨地区提供5 0 以上的电 力”。我国地热发电起始于1 9 7 0 年，首先试验的是丰顺一台8 6 k W 的扩容蒸汽发 电装置。在1 9 7 1 年，河北省怀来县试
