有机工质郎肯循环用在太阳能热发电技术中应用.docx

有机工质郎肯循环技术及其应用有机工质郎肯循环用在太阳能热发电技术中的应用有机工质郎肯循环用在太阳能热发电技术中的应用摘要: 作者通过文献阅读,综述了目前国内及国外学者对于基于低温有机工质郎肯循环的太阳能热发电系统的研究现状。文章开篇首先介绍了有机工质朗肯循环的基础概念，并简单介绍了有机工质的物理特性及理论特征。作为工程应用及实验对象，作者也叙述了如何选取合适的工质作为太阳能有机郎肯循环的循环工质关键词：有机工质；朗肯循环；太阳能发电Low-temperature Solar Powered Rankine Cycle System Based on Organic Working FluidAbstract：Based on referring to articles, the author summarized both domestic and international research results about low-temperature solar powered Rankine cycle system.The most suitable organic working fluid for low-temperature solar powered Rankine cycle will also be given.Key words: organic working fluid, Rankine Cycle, Solar-powered引言能源是人类赖以生活的物质基础，也是国家安全发展及社会繁荣稳定的物质基础。能源安全不仅仅是简单的能源问题或者是经济问题，而是一个涉及国家安全及对外战略等多层面的国家战略问题，亦是一个关乎国际能源供求和地缘政治与国际战略问题。在全球范围内，近年来发生了许多由能源引发的问题，诸如资源纷争和区域战争、能源价格飙升和燃料市场博弈、全球气候暖化及减排战略谈判等。这是全球人类首次对能源课题给予如此高度的重视，为此，以提高能源利用效率及优化能源结构的新型能源技术将成为科技发展的重要方向。人类自从懂得使用火以来，便开始学习使用外部能源。随着人类对能源资源使用经验的不断积累与学习，特别是科技不断进步，人类所使用的能源资源模式也在不断更替。至今为止，人类利用能源的历史经历了三个重要时期：即以薪柴及木炭等植物燃料为主的“木炭时代”；以煤炭为主的“煤炭时代”；以石油及天然气为主的“石油时代”。目前世界能源的发展与利用正在往“可再生及可持续”的绿色能源过渡。能源过渡时期的主要特点是，石油及天然气仍然是消费最多的能源，但消费比重呈逐渐降低的趋势，而核能及一些可再生能源的消费将逐渐上升。化石能源的大量开发和使用，是造成大气和其他多种类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。如何在开发和使用能源资源的同时保护好我们赖以生存的地球环境与生态，已经成为全球性的重大课题，而大力开发和利用可再生能源是人类走出困境的唯一出路。而在本文章里，我们将会介绍使用太阳能作为替代能源的可行方案。能源资源—太阳能在目前已经正式投入使用的各式可再生能源中，太阳能具有其与众不同的地方。太阳能作为一种干净的、持久的、可持续供应的能源，是地球上几乎所有能源的根源。地球大气层上表面的太阳辐射照度约为1367地球表面每年接受的太阳辐射约为J，远大于全球的能源消耗总量。虽然太阳能的总量巨大，但是其能量密度太低，且不能连续供应，并受到季节与天气的影响，为大规模的开发利用带来了技术上和经济上的困难。因此，太阳能利用的关键在于提高太阳能装置的效率以及增加有效的能量储存装置。目前，太阳能利用有许多方式，主要集中在主动和被动的环境供热与制冷、生活热水、工业加热、化工分离、海水淡化及发电等方面。使用太阳能进行电力生产主要有两种方式，即太阳能热发电及太阳能光伏发电，而在本文中我们将主要探讨太阳能热发电。在太阳能热发电方面，太阳辐射通过太阳能集热器转化为载热流体的热能，载热流体通过一定的循环方式，将其热能转化为动力机械的机械能，进而转化为供我们使用的电能。太阳能热发电系统首先需要具有高效收集太阳辐射并能够将太阳辐射进行转换的集热器。目前主要应用的太阳集热装置有平板集热器、真空集热器、槽式集热器、碟式聚光器及塔式聚光系统，具体参数可以参阅表1。这几类集热器集热温度范围差别很大，集热温度从150到1500不等，因此，不同集热器适用的载热工质和热力循环也有较大的差别。表1不同集热器工作温度范围及适用热力循环集热器类型聚光倍率典型工作温度范围适用热力循环平板集热器1小于120朗肯循环真空集热器1100至200朗肯循环槽式聚光集热器3至50150至350朗肯循环碟式聚光集热器200至500250至700斯特林循环塔式聚光系统500至大于3000500至1000布莱顿循环