能源与动力工程的燃气轮机余热利用系统设计与优化毕业论文答辩汇报

第一章绪论：燃气轮机余热利用系统研究的背景与意义第二章理论分析：燃气轮机余热利用系统的热力学基础第三章实验研究：余热利用系统性能测试与验证第四章数值模拟：余热利用系统优化设计第五章工程应用：余热利用系统的实际项目案例第六章结论与展望：余热利用系统研究的总结与未来方向101第一章绪论：燃气轮机余热利用系统研究的背景与意义引入：全球能源需求与能源效率挑战能源需求增长与能源效率提升的必要性全球能源需求持续增长，能源效率提升成为关键。燃气轮机余热利用的背景燃气轮机作为高效、清洁的发电技术，其余热利用率不足。国内外研究现状国外技术发展迅速，国内技术仍需提升。3分析：余热利用系统的技术现状主流余热利用技术有机朗肯循环（ORC）、吸收式制冷、热电转换等。技术成熟度与市场潜力全球市场规模达500亿美元，预计2030年将增长至800亿美元。技术挑战低品位余热利用率不足，系统设计复杂。4论证：余热利用系统的设计与优化采用NSGA-II算法优化系统参数。变工况运行策略模糊PID控制策略实现动态补偿。经济性评估建立包含初始投资、运维成本、燃料节约等变量的经济性评价模型。多目标优化方法5总结：余热利用系统研究的意义提升能源效率，减少环境污染。未来方向新型工质开发、智能控制策略、系统集成创新。研究价值为实际工程提供技术支撑，助力能源结构转型。研究意义602第二章理论分析：燃气轮机余热利用系统的热力学基础引入：热力学基础的重要性稳态运行，工质无泄漏，忽略动能与势能变化。有效能损失分析换热器端差、泵与压缩机功耗、工质泄漏。系统边界与能量平衡能量平衡方程与实际能量平衡误差。热力学基本假设与符号定义8分析：关键部件热力学性能分析涡轮发电机效率极限卡诺效率理论与实际效率对比。换热器性能预测模型NTU-ε方法计算换热器性能。膨胀机性能曲线膨胀机性能曲线与液击问题。9论证：系统优化设计原理多目标优化方法采用NSGA-II算法进行多目标优化。变工况运行策略模糊PID控制策略实现动态补偿。热力学参数敏感性分析各参数对效率的影响程度分析。10总结：理论分析的意义为系统设计提供理论基础。理论分析的作用指导实验与模拟研究。理论分析的必要性提高系统设计的科学性与合理性。理论分析的意义1103第三章实验研究：余热利用系统性能测试与验证引入：实验研究的重要性实验系统搭建模块化设计，包括燃气轮机模拟系统、余热回收系统等。工质选择与特性测试R1234yf+Z12HFC-410A混合工质的热物性测试。测试工况设计三因素三水平正交实验设计。13分析：系统性能测试结果分析热效率测试数据不同工况下ORC系统净功输出与效率。动态响应测试模糊PID控制策略的动态响应时间。经济性评估不同工况下LCOE分析。14论证：实验数据与理论模型的对比验证净功输出对比模拟值与实验值的相对误差。效率对比分析实验效率较理论值低的原因分析。改进建议未来模型改进方向。15总结：实验研究的意义验证理论模型，为实际工程提供数据支撑。实验研究的作用提高系统设计的可靠性。实验研究的必要性确保系统在实际应用中的性能。实验研究的意义1604第四章数值模拟：余热利用系统优化设计引入：数值模拟的优势COMSOLMultiphysics平台进行多物理场耦合模拟。几何模型与边界条件关键尺寸参数与物理模型选择。物理模型选择湍流模型、传热模型、工质属性。建模方法18分析：系统性能参数模拟结果效率分布云图换热器效率分布图与优化设计效果。压降与功耗分析传统设计与优化设计的压降与功耗对比。工质流动特性传统设计与传统设计的流动速度矢量图对比。19论证：多目标优化设计采用遗传算法（GA）进行多目标优化。优化结果最优解与Pareto前沿分析。优化设计的影响优化设计对系统性能的影响。优化算法选择20总结：数值模拟的意义优化系统设计，提高系统性能。数值模拟的作用为实际工程提供技术支持。数值模拟的必要性确保系统设计的科学性与合理性。数值模拟的意义2105第五章工程应用：余热利用系统的实际项目案例引入：工程应用的重要性项目背景某沿海LNG接收站配套燃气电厂项目。设计目标发电装机50MW，热负荷200MW，综合能源利用效率>75%。设计挑战余热温度波动大，热负荷季节性变化，系统需快速响应。23总结：工程应用的意义工程应用的意义验证技术在实际工程中的应用效果。工程应用的作用提高系统设计的可靠性。工程应用的必要性确保系统在实际应用中的性能。2406第六章结论与展望：余热利用系统研究的总结与未来方向引入：研究总结理论分析、实验研究、数值模拟、工程应用。关键发现混合工质、智能控制、多目标优化。研究价值为实际工程提供技术支撑，助力能源结构转型。主要成果26分析：研究不足与局限性理论模型未考虑工质非理想性与压降损失。实验局限性实验台规模较小，未模拟真实烟气成分波动。模拟局限性模拟精度受网格数量限制。模型局限性27论证：未来研究方向研究低GWP工质，开发宽温区高效工质体系。智能控制策略开发基于强化学习的自适应控制算法。系统集成创新探索余热利用与碳捕集技术的耦合。新型工质开发28总结：研究意义与价值提升能源效率，减少环境污染。研究价值为实际工程提供技术支撑。研究贡献为能源结构转型提供技术支持。研究意义29结论与致谢本研究系