适于210℃热源的跨临界有机朗肯循环异丁烷/戊烷混合工质的制作方法

适于210
℃
热源的跨临界有机朗肯循环异丁烷/戊烷混合工质
技术领域
1.本发明涉及热力循环技术领域，尤其涉及一种适于210℃热源条件的跨临界有机朗肯循环异丁烷/戊烷混合工质。


背景技术：

2.随着化石能源的枯竭和环境问题的日益突出，充分利用余热资源和开发可再生能源是减少化石能源消耗、降低温室气体和污染物排放的重要途径。由于210℃左右的热源广泛存在于工业余热和可再生能源中，如果采用此温度区间的热能直接进行热利用，能量品位会严重降低；如果采用常规蒸汽动力循环发电则效率较低，目前此温度区间的热源通常没有被很好地利用。跨临界有机朗肯循环可以利用低于350℃的热源进行发电，发电效率较常规蒸汽动力循环有明显提高。目前现有技术中限制有机朗肯循环应用的主要原因是系统的经济性较差。因此，需要开发一种环境友好、热力性能良好的混合工质，以进一步提高系统效率，提高系统的经济性以及促进210℃左右热源的高效利用。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种适于210℃热源的跨临界有机朗肯循环异丁烷/戊烷混合工质，以解决现有技术中的210℃热源发电效率低的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
5.本发明提供了一种适于210℃热源的跨临界有机朗肯循环异丁烷/戊烷混合工质，所述混合工质包括异丁烷和戊烷，混合工质中异丁烷的质量百分比为60-80％，戊烷的质量百分比为40-20％。
6.优选地，混合工质中异丁烷的质量百分比为60％，戊烷的质量百分比为40％。
7.优选地，混合工质中异丁烷的质量百分比为70％，戊烷的质量百分比为30％。
8.优选地，混合工质中异丁烷的质量百分比为80％，戊烷的质量百分比为20％。
9.本发明的适于210℃热源条件的跨临界有机朗肯循环异丁烷/戊烷混合工质具有以下有益效果：
10.(1)本发明的混合工质的odp值为零，gwp值极低，环境性能良好；
11.(2)热工循环性能：同样的热源进口条件下，本发明的混合工质热源利用效率均在42％以上，相比性能最优异的纯工质还可提高3.67％-6.87％。
12.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的效率描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
13.下面通过描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
14.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一
个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
15.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
16.为便于对本发明实施例的理解，下面将以具体实施例为例做进一步的解释说明。
17.本发明所提出的一种适于210℃热源的跨临界有机朗肯循环五肯循环异丁烷/戊烷工质包括异丁烷和戊烷按不同的质量百分比组成，且这两种物质的质量百分比的和为100％，制备方法是按本发明的各个配比直接物理混合而成。各组元物质的基本参数如下表1所示。
18.表1混合工质所含组元的基本参数
[0019][0020]
其中，m为工质分子量，tc为工质临界温度，pc为工质临界压力，odp为臭氧层破坏潜能值，gwp为温室效应潜能值。
[0021]
上述混合工质各组元物质的具体配比(质量百分数)为：
[0022]
异丁烷/戊烷:60-80％/40-20％。
[0023]
本发明所采用的具体实施例如下：
[0024]
实施例1：取0％的戊烷和100％的异丁烷；
[0025]
实施例2：取10％的戊烷和90％的异丁烷在常温下进行物理混合；
[0026]
实施例3：取20％的戊烷和80％的异丁烷在常温下进行物理混合；
[0027]
实施例4：取30％的戊烷和70％的异丁烷在常温下进行物理混合；
[0028]
实施例5：取40％的戊烷和60％的异丁烷在常温下进行物理混合；
[0029]
实施例6：取50％的戊烷和50％的异丁烷在常温下进行物理混合；
[0030]
实施例7：取60％的戊烷和40％的异丁烷在常温下进行物理混合；
[0031]
以210℃热源为例，跨临界有机朗肯循环系统的设计工况为最小蒸发夹点温差30℃，最小冷凝夹点温差10℃，冷凝器出口过冷度5℃，膨胀机等熵效率0.8，泵等熵效率0.65，上述7个实施例及该工况下，最佳纯工质新戊烷neopentane的有关参数和循环性能指标如下表2所示。
[0032]
表2实施例循环性能参数和指标
[0033][0034]
通过上表2可以看出，当异丁烷的质量百分比为80％，戊烷的质量百分比为20％；异丁烷的质量百分比为70％，戊烷的质量百分比为30％；异丁烷的质量百分比为60％，戊烷的质量百分比为40％；(即实施例3、4、5)时，系统均有较为良好的热效率和热源利用效率值。采用所述的最佳混合工质其循环热源利用效率相对于对应条件下的最佳纯工质分别有3.67％、6.89％、4.61％的提升。
[0035]
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种适于210℃热源的跨临界有机朗肯循环异丁烷/戊烷混合工质，其特征在于，所述混合工质包括异丁烷和戊烷，混合工质中异丁烷的质量百分比为60-80％，戊烷的质量百分比为40-20％。2.根据权利要求1所述的混合工质，其特征在于，所述混合工质中异丁烷的质量百分比为60％，戊烷的质量百分比为40％。3.根据权利要求1所述的混合工质，其特征在于，所述混合工质中异丁烷的质量百分比为70％，戊烷的质量百分比为30％。4.根据权利要求1所述的混合工质，其特征在于，所述混合工质中异丁烷的质量百分比为80％，戊烷的质量百分比为20％。

技术总结
本发明提供了一种适于210℃热源的跨临界有机朗肯循环异丁烷/戊烷混合工质，所述混合工质包括：异丁烷和戊烷，混合工质中异丁烷的质量百分比为60-80％，戊烷的质量百分比为40-20％。本发明的混合工质ODP值为零，GWP值极低，环境性能良好，热工循环性能优异，其热源利用效率均在42％以上，较性能最优异的纯工质还可提高3.67％-6.87％。6.87％。


技术研发人员：安保林 董伟 卢小丰 赵云龙 原遵东 王铁军
受保护的技术使用者：中国计量科学研究院
技术研发日：2022.04.19
技术公布日：2022/6/21