余热驱动热耦合多级自由活塞斯特林热电联供系统研究

我国工业余热资源丰富，尤其是中低温余热具有巨大的回收利用潜力。本文提出采用热耦合多级自由活塞斯特林发电机来构建余热回收利用系统，可有效拓宽余热利用温度范围，减小余热热源传热损失。首先基于热声理论，从声阻抗角度计算考察了单级自由活塞斯特林热电联供系统在变温和变充气压力等工况下的性能；然后对一台三级自由活塞斯特林热电联供系统进行解耦计算，分别考察了供水温度、单级加热量、工作压力等因素对系统性能的影响；最后开展了实验研究，在420/350/300℃热端温度及22/22/18 kW加热量下获得自由活塞斯特林热电联产系统净输出电功10.09 kW,供热量45.29 kW,对应总热电效率为16.27%，综合热利用率为89.32%，各级相对卡诺效率分别为30.90%、32.10%、36.08%，展现出重要的应用前景。