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我国的能耗分布显示,工业能耗占全国总能源消费量的70%,且工业能耗量中的65%-60%转化为形式不一、品位不一的余热资源。其中,在总余热资源中,中、低温余热资源占比约为50%-40%,且尚未被充分回收,这也是导致我国的能效水平较低的重要原因之一。因此,对中低温余热资源合理回收并有效利用是提升我国能效水平,降低能源消耗速度的可行之道。有机朗肯循环(ORC)凭借结构简单,适用中低品位热源范围广和环境友好等优点成为了中低温余热资源回收利用的首选技术。本文针对中低温余热发电的有机朗肯循环(ORC)中二元非共沸混合工质的应用展开研究。首先,本文建立了亚临界混合工质ORC的热力模型和经济模型,选取混合工质R227ea/R245fa、Butane/R245fa和RC318/R245fa为工质对象,研究不同种类混合工质在不同组元配比情况下,对混合工质ORC系统热力性能和整体经济性能的影响,并与纯工质ORC性能进行对比。除此之外,还研究了热源入口温度、冷却水进出口温差和窄点温差等关键参数对系统性能的影响。结果表明:当混合工质在冷凝器中的温度滑移数值和相变换热阶段冷却水进出口温差接近时,系统的热效率、?效率最大;在系统净输出功最大时,单位UA值的净输出功出现最小值,即系统的热力性能与经济性能存在相互制约的关系;冷却水进出口温差增大,系统的热效率、?效率和净输出功均减小,在系统的主要部件中,影响最为明显的是冷凝器;当蒸发器与冷凝器窄点处非等温传热不可逆势之和一定时,蒸发器的窄点温差越大,ORC循环的热效率、?效率越高,但体现出的经济性能越差。其次,文中还建立了以内燃机排气余热、缸套冷却水余热等多品位余热为驱动热源的双级循环模型,选取混合工质RC318/R1234yf、Butane/R1234yf和RC318/R245fa为低温循环工质,探讨混合工质在多品位热源ORC中是否会体现出独有的匹配优势,同时分析了不同混合工质对在不同组元配比及运行条件下对双级循环性能的影响。结果显示:混合工质RC318/R1234yf相比于纯工质,在某些混合比的情况下,能回收更多的缸套冷却水余热,意味着采用混合工质RC318/R1234yf时,在余热回收方面体现出了其独有的优势,可以兼顾两个不同温度范围余热的有效回收;在双级循环的设计运行过程中,应选定合适的高温循环冷凝温度,充分考虑低温循环蒸发器1的窄点出现的位置,从热效率,净输出功和余热回收率等多方面的角度确定双循环系统的最佳运行状态。