文 献 综 述

1.研究背景及意义

在工业生产中，有大量的中低温工业余热被直接排出。这不仅导致环境的热污染，还造成能源的大量浪费。随着我国能源消耗的日益增长，生态环境破坏，全球气候变暖等环境问题日益严峻。节能减排刻不容缓，且已经成为我国的基本国策。

我国用在工业上的能源约占总能耗的十分之七，但能量利用率却非常低，五分之三的能量都没有得到利用，蕴藏于高温或者低温烟气、水蒸气、热水等中，造成了极大的浪费^[1]。所以，展开对回收和利用工业余热的研究，对节约成本，节能减排，国家发展具有深远的意义。

根据温度的不同，热源可以分为三类。其中大于等于500℃的可以称作高温余热，200到500℃的称作中温余热，不到200℃（烟气，如果是液体则小于150℃）的称作低温余热。冯驯等^[2]通过研究总结发现我国诸多行业对高温余热的利用率较高，并且技术也比较成熟。但在中温余热和低温余热领域，技术应用还存在不足和欠缺。尤其在低温余热领域特别是低于100℃的热量，基本上是被风或者冷却水冷却，造成了相当大的能源浪费，同时也对电力资源及水资源造成大量消耗。例如, 仅在冶金行业里,虽然高温余热得到了有效的回收利用,但是有一半的低温余热没有被回收^[3]。目前，有机朗肯循环技术，即所说的ORC，就是一种广泛被人看好的回收中低温余热技术。

2.研究现状

有机朗肯循环是一种被广泛认为可以有效利用低温热能的技术,所以国内外科研工作者对其进行了大量的理论研究和应用研究。从邓立生等^[4]的研究成果来看，西方发达国家对ORC的研究比较深入，并能很好的用于实际生产中。近年来，随着技术的不断发展与完善，我国有机朗肯循环技术猛追直赶西方国家，进行了大量的理论与实践研究，攻克了大量技术难题。国内企业，已经可以成熟运用ORC技术并生产出ORC机组。随着生产企业不断增加，生产技术不断提高，节能减排意识的不断提高，ORC行业已逐渐呈现出蓬勃发展之势。

西方发达国家，早在20世纪60年代就开始探索有机朗肯循环领域，起步比中国早很多，截至2015年，已经有数十家企业制造有机朗肯循环发电系统，例如，意大利 Turboden 公司，美国的Elctratherm公司等^[5]。

Aleksandra^[6]通过研究18种工质发现，即使各种工质在相同的热源温度范围内工作，各种工作流体也会提供不同的泵热力性能值，工作流体的临界温度与特定泵工作之间存在密切关联，并引入了功率下降因子k的概念以对各种工作流体适用性进行比较分析。Joon等^[7]将计算流体动力学的方法用到改善离心泵性能的设计上，同时建立了三个物理模型来进行控制变量的分析（比如控制流速的变化来改变压力等）并对比三个模型得出其中的最优的离心泵。斯泰伦博斯大学Dobson ^8]提出将开放式振荡热管（或开放式脉动热管）与泵相结合用作送水来满足农村的抽水需求，并建立了数学模型模拟了泵的性能，但由于农业用水需求量相对较大，除非降低泵流量和泵的高度限制，否则开放式振荡热管水泵不太可能适合。Nur等^[9]在2017年介绍了关于ORC技术在北苏门答腊棕榈油厂发电的应用#8212;#8212;通过输送生物质在炉排燃烧或流化床锅炉中为朗肯循环系统提供蒸汽冷凝或热电联供（CHP）模式的背压，但因为这种技术效率受限于对流过热器的温度和工厂规模，所以通过把热电联产中的废能作为循环的热量输入来来增加能量效率，主要以有机流体作为工作介质进行有机朗肯循环来回收，经过初步估计，经过改进后该厂发电机组每小时100 EFB可产生4.31 kW的电能。Evangelos 和Christos ^[10]为了更好的利用太阳能与余热中的能量，并为了产生更多的电能，研究了甲苯，环己烷，MDM和正戊烷这四种工质，在利用数学建模不断比较和分析后设计了一种以甲苯为工质由太阳能和废热同时驱动的混合ORC系统。