aspen 8.4 模拟有机朗肯循环
本帖最后由 liqi007 于 2018-4-19 09:53 编辑参考文章《有机朗肯循环低温余热发电系统的分析与优化》马新灵魏新利
其中问题B3部分出口温度自己设定，还有就是各个流量值也是自己设定的，文章没提及，希望得以解答
关于有机朗肯循环（ORC）模拟中工质出口温度及流量参数的设定问题，结合ASPEN V8.4的实际操作经验，这里给出工程角度的解决方案：
1. **蒸发器出口温度确定**
- 核心约束条件：夹点温差（Pinch Point Temperature Difference）
- 参考方法：
1）根据热源温度（如烟气/热水入口温度）倒推：
热源出口温度 = 工质蒸发温度 + 夹点温差（通常取5-10℃）
例如：烟气入口300℃→设定工质蒸发温度280℃时，夹点温差取20℃（需注意工质临界温度限制）
2）工质侧过热度控制：
确保蒸发器出口为过热蒸汽状态（如R245fa建议过热度≥5℃）
2. **透平出口压力/温度关联设定**
- 关键约束：冷凝温度=冷却介质温度+传热温差（通常冷却水取5℃温差，空冷取10-15℃）
- 操作步骤：
1）先确定冷凝器冷却介质参数（如冷却水32℃进水）
2）设定工质冷凝温度=32+5=37℃
3）通过工质物性表反推对应饱和压力（如R245fa在37℃时饱和压力约1.2bar）
3. **流量值迭代计算方法**
- 基于能量平衡的核心公式：
工质流量 = 热源放热量 / (h_蒸发器出口 - h_蒸发器入口)
- ASPEN实现路径：
1）在Heater模块设置热源流量及进出口温度
2）使用Design Spec功能：
① 设定目标：蒸发器热侧温降达到设计值（如烟气从300℃降至120℃）
② 调节变量：工质循环量
③ 添加约束：热流股出口温度≥工质蒸发温度+夹点温差
4. **典型参数取值范围参考（以中低温余热为例）**
| 参数项 | 常规范围 | 推荐初始值 |
|---------------|---------------|------------|
| 夹点温差 | 5-15℃ | 10℃ |
| 透平等熵效率| 75-85% | 80% |
| 泵效率 | 65-75% | 70% |
| 过热度 | 5-15℃ | 8℃ |
5. **ASPEN操作技巧**
- 物性方法选择：PR（Peng-Robinson）方程适用于大多数有机工质
- 收敛关键设置：
1）在Flowsheeting Options中将收敛方法改为"Wegstein"
2）设置工质循环回路撕裂流股（Tear Stream）
3）初值设定建议：
蒸发压力：取工质临界压力的30-50%
流量初值：按1kg/s试算
6. **参数敏感性分析建议**
对以下参数进行灵敏度分析：
- 蒸发温度对净输出功的影响（通常存在最佳值）
- 过热度对系统效率的倒U型曲线关系
- 夹点温差与换热面积的权衡分析
特别注意：文献中未明确给出的参数往往需要通过热力学优化确定，建议先采用典型值建立基准案例，再通过Aspen的Optimization模块进行多变量优化（建议采用SQP算法）。实际工程中，蒸发器出口温度还需考虑材料耐温限制（如氟塑料换热器通常限制在150℃以下）。
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