Dobór czynników chłodniczych dla zmodyfikowanego organicznego obiegu Rankine'a

• Autorzy: Rusowicz Artur , Grzebielec Andrzej

Identyfikatory

DOI

10.15199/8.2019.6.1

Warianty tytułu

EN

Analysis selection of organic rankine cycle equipment operation with modified compression process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca podejmuję tematykę związaną z układami ORC. Analizuje wpływ właściwości czynnika organicznego na pracę instalacji doświadczalnej o mocy elektrycznej równej 1 kWe, zasilanej ciepłem niskotemperaturowym, ktorej działanie opiera się na organicznym obiegu Rankine’a (ORC). Instalacja ta w porównaniu z powszechnie znanymi instalacjami odznacza się jedną, zasadniczą różnicą: procesem rozprężania. Urządzenie rozprężające, stosowane w tradycyjnych systemach ORC, zastąpione jest przez dwa, połączone ze sobą zbiorniki, pomiędzy którymi umieszczona jest pompa. Podstawowe parametry pracy instalacji w warunkach znamionowych określono dla dziesięciu wybranych czynników chłodniczych: R134a, R152a, R227ea, R236fa, R245fa, R290, R600a, R717, R1234yf, R1234ze(E). Analogiczne obliczenia przeprowadzono również dla układu ORC pracującego w takich samych warunkach i zapewniającego taką samą moc.

EN

The work analyze the influence of the organic fluids properties on the performance of the experimental installation with electric power 1kW driven by the waste heat and working based on the organic Rankine cycle. Compared to commonly used ORC system the examined installation is characterized by one essential difference: expansion process. The expansion machine, used in typical ORC structure, is replaced by two connected tanks, between which the turbine is installed. The basic operation parameters in nominal conditions were determined for ten selected working fluids: R134a, R152a, R227ea, R236fa, R245fa, R290, R600a, R717, R1234yf, R1234ze(E). Analogical calculations were also done for conventional ORC system working with the same parameters and providing the same electric power.

Słowa kluczowe

PL

organiczny obieg Rankine’a; czynniki chłodnicze

EN

organic Rankine cycle; refrigerants

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 54, nr. 6
• Strony: 2--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rusowicz Artur

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Cieplnej

autor

Grzebielec Andrzej

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Cieplnej

Bibliografia

• [1] Bao J., L. Zhao. 2015. “A review of working fluid and expander selections for organic Rankine cycle". Renewable and Sustainable Energy Reviews 24: 325 - 342.
• [2] Brown J. S., R. Brignoli, T. Quine. 2015. “Parametric investigation of working fluids for Organic Rankine cycle applications". Applied Thermal Engineering 90: 64 - 74.
• [3] Bujalski W., K. Futyma, J. Milewski, A. Szczęśniak. 2018. "A model of the novel concept liquid piston engine sourced by waste heat". MATEC Web of Conferences, 240, 1-5. http://doi.org/10.1051/matecconf/201824005003
• [4] Chacartegui R., D. Sánchez, J. M. Muñoz, T. Sánchez. 2009. “Alternative ORC bottoming cycles FOR combined cycle power plants". Applied Energy 86: 2162 - 2170.
• [5] Chaczykowski M., E. Papierowska. 2013. "Wykorzystanie technologii ORC w celu wytwarzania energii ze źródeł odnawialnych". Przegląd Naukowy - Inżynieria i Kształtowanie Środowiska 61: 336 - 347.
• [6] Chen H., D. Y. Goswami, E. K. Stefanakos. 2010. “A review of thermodynamic cycles and working fluids for the conversion of low-grade heat". Renewable and Sustainable Energy Reviews 24: 3059 - 3067.
• [7] Chys M., M. van den Broek, B. Vanslambrouck, M. De Paepe. 2012. “Potential of zeotropic mixtures as working fluids in organic Rankine cycles". Energy 44: 623 - 632.
• [8] Cyklis P., K. Janisz. 2015. “An innovate ecological hybrid refrigeration cycle for high power refrigeration facility". Chemical and Process Engineering 33(3): 321 - 330, DOI: 10.1515/cpe-2015-0022.
• [9] Grzebielec A., Z. Pluta, A. Ruciński, A. Rusowicz. 2011. Czynniki chłodnicze i nośniki energii. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [10] Grzebielec A., A. Rusowicz. 2015. "Aspekty prawne i techniczne zamiany czynników chłodniczych w instalacjach chłodniczych i klimatyzacyjnych". Czasopismo inżynierii lądowej, środowiska i architektury 1: 359 - 367.
• [11] Hærving J., K. Sørensen, T. J. Condra. 2016. “Guidelines for optimal selection of working fluid for an organic Rankine cycle in relation to waste heat recovery". Energy 96: 592 - 602.
• [12] He C., Liu C., Zhou M., Xie H., Xu X., Wu S. 2014. “A new selection principle of working fluids for subcritical organic Rankine cycle coupling with different heat sources". Energy 68: 283 - 291.
• [13] Heberle F., M. Preißinger, D. Brüggemann. 2012. “Zeotropic mixtures as working fluids in Organic Rankine Cycles for low-enthalpy geothermal resources". Renewable Energy 37: 364 - 370.
• [14] Ho T., Mao S. S., R. Greif. 2012. “Comparison of the Organic Flash Cycle (OFC) to other advanced vapour cycles for intermediate and high temperature waste heat reclamation and solar thermal energy". Energy 42: 213 - 223.
• [15] Hung T. C. 2001. “Waste heat recovery of organic Rankine cycle using dry fluids". Energy Conversion and Management 42: 539 - 553.
• [16] Hung T. C., Shai T. Y., Wang S. K. 1997. “A review of organic Rankine cycles (ORCs) for the recovery of low-grade waste heat". Energy 7: 661 - 667.
• [17] Hung T. C., Wang S. K., Kuo C. H., Pei B. S., Tsai K. F. 2010. “A study of organic working fluids on system efficiency of an ORC using low-grade energy sources". Energy 35: 1403 - 1411.
• [18] Kajurek J., A. Rusowicz, A., Grzebielec, W. Bujalski, K. Futyma, A. Szczęśniak, Z. Rudowicz. 2017. "Wpływ właściwości czynnika roboczego na pracę organicznego obiegu Rankine’a". Rynek Energii 129(2): 68 -79.
• [19] Kajurek J., A. Rusowicz, A., Grzebielec, W. Bujalski, K. Futyma, A. Szczęśniak, Z. Rudowicz. (2019). "Selection of refrigerants for a modified organic Rankine cycle". Energy, 168, 1-8. http://doi.org/10.1016/j.energy.2018.11.024
• [20] Lakew A. A., O. Bolland. 2010. “Working fluids for low-temperature heat source". Applied Thermal Engineering, 30: 1262 - 1268.
• [21] Lecompte S., H. Huisseune, M. Van den Broeck, B. Vanslambrouck, M. De Paepe. 2015. “Review of organic Rankine cycle (ORC) architectures for waste heat recovery".Renewable and Sustainable Energy Reviews 47:448 - 461.
• [22] Li Y. R., Du M. T., Wu C. M., Wu S. Y. Liu C. 2014. “Potential of Organic Rankine cycle using zeotropic mixtures as working fluids for waste heat recovery". Energy 77: 509 - 519.
• [23] Liu B. T., K. H. Chien, C. C. Wang. ? “Effect of working fluids on organic Rankine cycle for waste heat recovery". Energy 2009/2004, 1207 - 1217.
• [24] Liu Q., Y. Duan, Z. Yang. 2014. “Effect of condensation temperature glide on the performance of organic Rankine cycles with zeotropic mixture working fluids". Applied Energy 115: 394 - 404.
• [25] Maizza V., A. Maizza. 2001. “Unconventional working fluids in organic Rankine- cycles for waste energy recovery systems". Applied Thermal Engineering 21: 381 - 390.
• [26] Mikielewicz A., J. Mikielewicz. 2010. “A thermodynamic criterion for selection of working fluid for subcritical and supercritical domestic micro CHP". Applied Thermal Engineering 30: 2357 - 2362.
• [27] Quoilin S., M. Van Ben Broek, S. Declaye, P. Dewallef, V. Lemort. 2013. “Techno- economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems". Renewable and Sustainable Energy Reviews 22: 168 - 186.
• [28] Roy J. P., M. K. Mishra, A. Misra. 2010. “Parametric optimization and performance analysis of a waste heat recovery system using Organic Rankine Cycle". Energy 35: 5049 - 5062.
• [29] Saleh B., G. Koglbauer, M. Wendland, J. Fischer. 2007. “Working fluids for low-temperature organic Rankine cycles". Energy 32: 1210 - 1221.
• [30] Shokati N., F. Ranjbar, M. Yari. 2015. “Comparative and parametric study of double flash and single flash/OC combined cycles based on exergoeconomic criteria". Applied Thermal Engineering 91: 479 - 495.
• [31] Tchanche B. F., G. Lambrions, A. Frangoudakis, G. Papadakis. 2011. “Low-grade heat conversion into power using organic Rankine cycles - A review of various applications". Renewable and Sustainable Energy Reviews 15: 3963 - 3973.
• [32] Vélez F., J. J. Segovia, M. C. Martin, G. Antolin, F. Chejne, A. Quijano. 2012. “A technical, economical and market review of organic Rankine cycles for the conversion of low-grade heat for power generation". Renewable and Sustainable Energy Reviews 16: 4175 - 4189.
• [33] Wang Z. Q., N. J. Zhou, X. Y. Wang. 2012. “Fluid selection and parametric optimization of organic Rankine cycle using low temperature waste heat". Energy 40: 107 - 115.
• [34] Zhai H., Q. An, L. Shi, V. Lemort, S. Quoilin. 2016. “Categorization and analysis of heat sources for organic Rankine cycle systems". Renewable and Sustainable Energy Reviews 64: 790 - 805.
• [35] Zhao L., J. Bao. 2014. “Thermodynamic analysis of organic Rankine cycle using zeotropic mixtures". Applied Energy 130: 748 - 756.