[发明专利]一种有机朗肯循环系统工质充注量的预估方法

说明书

本发明涉及一种有机朗肯循环系统工质充注量的预估方法，用以获取有机朗肯循环系统的最小工质充注量，包括以下步骤：1)基于有机朗肯循环系统的组件传递函数构建ORC系统的动态特性模型；2)计算从储液装置注入ORC循环的质量流量以及从ORC循环排入储液装置的质量流量；3)将从储液装置注入ORC循环的质量流量与从ORC循环排入储液装置的质量流量之差作为ORC循环与储液装置间工质交换的净流量，并计算ORC循环最大循环工质变化量；4)根据ORC循环最小运行工质量和最大循环工质变化量计算ORC循环最大工质需求，即最小工质充注量。与现有技术相比，本发明具有避开求解工质分布难题、计算简单准确、适应性强、更加灵活等优点。

技术领域

本发明涉及低品质热量回收利用技术领域，尤其是涉及一种有机朗肯循环系统工质充注量的预估方法。

背景技术

为了提高能源利用效率，减少污染物排放，低品质热源利用受到了广泛关注。有机朗肯循环(ORC)在低品质热能利用方面具有极大优势，并已成功应用于回收工业废热、地热能、太阳能、生物质能等低品质热源。由于ORC系统使用有机工质作为工作介质，因此必须密封运行。这就使得ORC系统不能像朗肯循环一样，进行工质的在线充注。因此ORC系统工质充注量需要满足全部运行工况下的系统最大工质需求。但目前尚没有ORC工质充注量的成熟估算方法。若ORC系统工质充注量过大，将会造成工质浪费，如果冷凝器兼做储液装置，过高的储液量还会影响冷凝换热效果，降低系统性能。若充注量过小，将可能导致循环中断，影响系统性能和安全。

ORC系统工质需求量可以由充注量满足需求条件下的循环工质量所体现。循环工质量的最大值即为ORC系统最大工质需求和要求的最小工质充注量。故现有的研究试图通过获得沿整个ORC系统的工质分布确定工质充注量，但求解系统工质分布较为困难。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有机朗肯循环系统工质充注量的预估方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种有机朗肯循环系统工质充注量的预估方法，用以获取有机朗肯循环系统的最小工质充注量，包括以下步骤：

1)基于有机朗肯循环系统的组件传递函数构建ORC系统的动态特性模型，并通过试验确定模型参数和修正模型结构；

2)根据ORC系统的动态特性模型计算从储液装置注入ORC循环的质量流量以及从ORC循环排入储液装置的质量流量；

3)将从储液装置注入ORC循环的质量流量与从ORC循环排入储液装置的质量流量之差作为ORC循环与储液装置间工质交换的净流量，并通过此净流量随时间累积计算ORC循环最大循环工质变化量；

4)根据ORC循环最小运行工质量和最大循环工质变化量计算ORC循环最大工质需求，即最小工质充注量。

所述的步骤1)中，ORC系统的动态特性模型满足以下稳态约束条件：

(1)从储液装置流入流出ORC循环的质量流量相等；

(2)ORC循环工质量随时间变化率为0。

所述的步骤3)中，ORC循环最大循环工质变化量ΔM的计算式为：

ΔM＝∫(m_cyc,in-m_cyc,out)dt

其中，m_cyc,in为从储液装置注入ORC循环的质量流量，m_cyc,out为从ORC循环排入储液装置的质量流量。

所述的步骤4)中，最小工质充注量C_min的计算式为：