Organic Rankine Cycle (ORC), which can recover and utilize a variety of industrial processes in low temperature waste heat, and it is a simple, efficient and environmentally friendly features, and nano-organic working fluid ORC can significantly improve system performance. Therefore, we urgently need to carry out in-depth research on nano-ORC performance. Migration and heat transfer behavior of law in this project through the combination of theoretical analysis and experimental methods, the effect of nano particles in the electrostatic field, nanoscale effects and wall roughness under ORC multifactorial more than nanoparticles, building Electrostatic - flow - combined effect of heat evolution and behavior of nanoparticles ORC system performance synergy reinforcement theory and numerical analysis model, proven nano-particles of organic working fluid dynamics and heat transfer coupling mechanism, revealing nanoparticles in multi-physics-driven Under migration, distribution and heat transfer law. By examining nanoparticles ORC systems affect the relationship between the heat transfer coefficient nanoparticle concentration, flow rate and heat flux and wall feature size and, of nano-organic working fluids for ORC system performance factors and rules, optimization of nano organic working qualitative characteristics, matching principle ORC device structure and operating parameters. Study provides a theoretical basis for the optimal control and optimal design of nano devices ORC organic working fluid system, and has important implications for the development of low-temperature waste heat utilization of new technologies advancing.
有机朗肯循环(ORC)能回收利用工业生产中各种中低温余热并具简单、高效、环保等特点,纳米有机工质可大幅提高ORC系统热效率,因此迫切需要深入开展纳米有机工质ORC性能研究。项目拟在表面静电场、流场和温度场多场耦合驱动与尺度效应、壁面粗糙度等多因素条件下,对纳米有机工质ORC中Al2O3/TiO2纳米颗粒迁移和传热行为规律进行研究,构建静电-流-热共同作用下纳米颗粒行为演化与纳米有机工质ORC性能的协同理论及数值分析模型,探明纳米颗粒动力学与热传递的耦合作用机制,揭示纳米颗粒在多物理场驱动下的迁移、分布及强化传热规律。通过考查纳米颗粒在ORC系统中传热系数同纳米颗粒形状、浓度、流速和热流密度及管壁特征尺寸的影响关系,阐明提升纳米有机工质ORC系统性能的影响因素及规律,优化纳米有机工质特性、ORC设备结构与操作参数间的匹配,为纳米颗粒在有机工质ORC系统中的优化控制及装置优化设计提供理论依据。
纳米有机朗肯循环(ORC)能回收利用工业生产中各种中低温余热并具简单、高效、环保等特点,纳米有机工质可大幅提高ORC系统热效率,因此迫切需要深入开展纳米有机工质ORC性能研究。本项目利用PR方程和Horon-Vidal方程对添加了纳米颗粒的R123、R141b、R245fa有机工质系统性能进行了计算与分析,研究了纳米颗粒的添加强化的ORC系统的热效率、㶲效率和净输出功率。应用气泡动力学、格子玻尔兹曼方法和所搭建实验平台的实验,研究了表面场、流场和温度场多场耦合驱动与尺度效应、壁面粗糙度等多因素条件下,纳米有机工质ORC中Al2O3纳米颗粒迁移和传热行为规律,构建了静电-流-热共同作用下纳米颗粒行为演化与纳米有机工质ORC性能数学模型,优化了纳米有机工质ORC系统性能与纳米颗粒特性、设备结构与操作参数匹配,找到了影响纳米有机工质ORC系统性能的规律,并提出了有效的调控方法。通过对Al2O3/R141b的ORC系统的环境负荷计算,获得ECER-125综合环境影响指标减小较大,生命周期的总能量消耗为24360.5MJ。在整个纳米ORC系统的生命周期中,ORC系统的制造阶段对综合指标ECER-125贡献最大。诠释了纳米ORC系统明显环境优势的原因。发表论文19篇,其中SCI论文9篇,EI论文2篇,中文核心期刊8篇。正申请2项发明专利,已获授权发明专利2项;培养博士毕业生2人、硕士毕业研究生8人;参加国内外学术会议22人次,多人次获得国家省部级人才和科技竞赛奖项。项目的研究为纳米有机工质ORC系统的优化控制及装置优化设计提供理论与实验依据,为中低温余的热高效利用以及设备的大规模应用奠定了基础,也促进了节能新技术的进一步发展。
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数据更新时间:2023-05-31
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