摘要近年来，由于能源利用效率低困扰着我国经济和社会发展，节能问题越来越受到社会各界的重视，同时各种节能新技术新设备大量涌现出来。
低品位能源的有机工质双循环螺杆膨胀机余热回收发电技术就是一种新型的能量回收技术。
通过理论分析计算和实验验证，对有机工质双循环螺杆膨胀机系统进行研究。
首先根据工程热力学基本原理，分析了系统的基本运行原理，提出了系统运行可采用的两种方式:蒸汽动力循环和汽液两相循环方式；说明了确定系统各主要参数（包括换热器和冷凝器的温度压力参数、热负荷及系统冷却水量、发电功率等）的方法以及系统冷却方案的选择。
最后，进行有机工质双循环螺杆膨胀机系统的实验初步设计。
在设计过程中，进行实验设备的初步选型，了解主要实验设备的型号和技术参数，简单说明螺杆膨胀机性能的测试方法，为将来实际操作过程积累经验。
通过对这种新型低品位能源回收技术的研究，已经说明了它在技术和经济上都是可行的。
有机工质双循环螺杆膨胀机余热回收发电技术的研究成果，不仅为将来系统的实验研究提供了理论基础，考虑到中国的实际国情，它为提高我国的能源利用效率提出了一种新的解决方法，在工程应用上有重要意义。
关键词：循环；螺杆膨胀机；有机工质ABSTRACTIn recent years, because low energy usage persecutes the development of economy and society, people attach important to energy conservation problem more and more, and many new technology and equipment appear. The organic working fluids bicirculating screw expander power generation technology of surplus heat recovery is just a new energy recovery technology.Organic working fluids bicirculating screw expander system is researched by theoretical analysis and computer simulation. Firstly, based on the basic principles of engineering thermodynamics, the basic operation principles of this system is analysed, two adoptable ways of system operation are put forward: vapour power cycle way and vapour-liquid two-phase cycle way; then the method to determine the main parameters (included temperature, pressure and heating load of evaporator and condenser, cooling water mass, electric power and so on) and the choice of system cooling program are illustrated. After that, The preliminary design experiments are done for Organic working fluids bicirculating screw expander system. In the design process，we have a simple selection about Experimental equipments and get to know Experimental equipment type and technical parameters. It is necessary for specifying the test methods of screw expander.By the research on this new surplus heat recovery technology, the thesis has approved its feasibility in both technical and economical. Its research conclusions not only supply the theoretical basis for the future experimental research, considered the situation of our country, it puts forward a new settlement to increase energy useage, and so has an important meating in engineering application.Keywords:Cycle；Screw；expander；Organic；working目录第一章绪论 (1)1.1 螺杆膨胀机 (1)1.2螺杆膨胀机技术国内外发展概况及现状 (2)1.3 螺杆膨胀机余热回收发电技术特点及应用领域简介 (3)1.4 问题的提出 (6)1.5 课题主要研究内容 (7)第二章有机工质双循环螺杆机系统原理 (8)2.1 有机工质双循环螺杆机系统组成及特点 (8)2.2 有机工质蒸汽动力循环和有机工质汽液两相动力循环 (9)2.3确定系统各主要参数的方法 (10)2.3.1 确定冷凝器的温度压力参数 (11)2.3.2确定换热器的温度压力参数 (12)2.3.3 确定系统其余参数 (14)2.4 计算实例 (16)第三章实验系统初步设计 (22)3.1实验系统概述 (22)3.1.1实验系统介绍 (22)3.1.2实验方法 (22)3.1.3实验目的 (23)3.2 实验测量系统 (23)3.3实验测试方法 (26)第四章系统的循环工质选择要求及经济和环保效益 (28)4.1 低沸点工质的重要性 (28)4.1.1低沸点工质介绍 (28)4.1.2系统对低沸点工质的基本要求 (28)4.2效益分析 (29)4.2.1经济效益 (29)4.2.2环保效益 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录1 水及一些常见低沸点工质的特性参数 (35)附录2 R113工质的热物性参数表 (36)第一章绪论当今，节能问题越来越受到社会各界的关注，我国节能工作的总要求是：落实节约资源的基本国策，加快结构调整，推进技术进步，加强法制建设，深化体制改革，强化宣传教育，调动市场主体节约资源的积极性，逐步形成节约型的增长方式和消费模式，实现经济社会可持续发展。
在宏观调控下，随着技术的进步，各种节能新技术设备从各个技术门类中纷呈涌现出来。
现有的将热能转换成机械能或者电能的动力机。
主要由燃烧油、气的燃烧动力机（汽油机、柴油机和燃气轮机）和利用蒸汽冲转的汽轮机。
低品位能源一般都以蒸汽、汽水混合物、热水等形式存在，或者其它形态通过换热器转换成这种形态存在，因而回收低品位能源的设备主要以汽轮机为主。
根据汽轮机的技术特点。
它只能适用于过热蒸汽。
干净蒸汽而且蒸汽流量和参数相对稳定的热源情况。
设备要求的人员技术水平和维护条件都很高。
这种技术特点使得汽轮机大多适合于带基本负荷的发电企业，无法应用在现有工业大量低品位余热废热的回收利用中。
为解决这个技术难题，全世界许多能源工作者付出大量心血，积极开发新型的低品位热能动力机。
希望不仅能回收各种复杂的低品位浪费的热能，而且效率高、安全可靠，容易施工和运行操作，在许多能源技术相对薄弱的用户企业也可以应用推广的热能动力机。
螺杆膨胀动力机就是这样一种低品位热能动力机，它能够回收低品位热能并直接转换成热能，是一种在当前能源利用领域重大突破性的新型动力机。
1.1 螺杆膨胀机螺杆膨胀机是一种按容积变化原理工作的双轴回转式螺杆机械。
它没有活塞式机械那样的气阀、活塞等滑动部件，因而可进行高速运转，气流速度比普通容积式机械大的多。
它不但具有螺杆压缩机的转速高、工艺性良好和无磨损、无不平衡的质量力等特点，而且可应用现有的螺杆压缩机的生产技术来进行生产。
螺杆膨胀机的结构与螺杆压缩机基本相同，主要由一对阴阳转子、外壳、轴承、同步齿轮、密封组件以及联轴节等极少的零件组成，结构简单，其外壳呈两圆相交的“∞”字形，两根按一定传动比反向旋转相互啮合的螺旋形阴、阳转子平行地置于外壳中。
图1-1 螺杆膨胀机结构图和内部转子示意图螺杆膨胀机的工作周期是由齿间容积中的吸气、膨胀和排气三个过程组成的。
吸气过程中，工作介质直接从纵向或轴向进入机内螺杆齿槽A，吸入终了时，吸气口关闭，这时齿间容积就形成了一个有转子和机壳共同围成的密闭空间，吸入的介质在此空间膨胀并产生一个转矩。
齿槽A随介质的膨胀向排气端移动到B、C、D，当啮合点到达排气端，膨胀过程结束，这时螺杆齿间容积最大。
当膨胀过程结束的同时，吸气端的又一个啮合开始，新的啮合点又开始向排气端移动。
排气过程开始，齿间容积减少到转子的转角相一致的位置时的大小，介质最后从齿槽E排出。
随着转子的转动，不断循环重复，实现气体的吸气、膨胀、排气三个连续不断的过程。
这就是螺杆膨胀机的工作原[]1理。
从膨胀始点到终点，随着膨胀过程的进行，其压力、温度和焓值下降，比容和熵值增加，气体内能转换为机械能对外做功。
1.2螺杆膨胀机技术国内外发展概况及现状[2]对于螺杆膨胀机的研究最早始于1952年，当时，H. R. Nillsen取得了螺杆膨胀机作为动力机的专利。
但此后的二十年内，螺杆膨胀机的研究进展缓慢，发表的文章也不多。
直到70年代初能源危机的出现以及地热能、太阳能及工业余热的开发和利用受到注意以后，螺杆机作为一种有效的低焓能源动力利用的动力机，才重新得到重视。
螺杆膨胀机作为汽液两相膨胀机的尝试始于1971年，1973年美国水热力公司的R. Sprankle获得了螺杆膨胀机用于地热发电的专利。
Sprankle用双螺杆膨胀机膨胀湿蒸汽或者恒压热水作为回收功的一种方式，主要回收来自液体或低干度部分的地热盐水的功。
两相流体的膨胀又称为“全流”过程，因此这种方案又称为全流方案。
1971至1973年，美国水热电力公司将两台螺杆压缩机改造为膨胀机，并分别在加利福尼亚ImperialValley和墨西哥CerroPriero进行了现场实验。