Identyfikatory
Warianty tytułu
New concept of evaporator working in the ORC circuit with flow assisted by capillary and gravitational forces
Języki publikacji
Abstrakty
Nowym obiecującym kierunkiem rozwoju współczesnej energetyki, uzupełniającym scentralizowany sektor energetyki, jest sektor energetyki rozproszonej, w którym wytwarzana jest energia elektryczna w kogeneracji z ciepłem. W Instytucie Maszyn Przepływowych PAN powstała koncepcja domowej mikrosiłowni kogeneracyjnej [1÷4]. Mikrosiłownia ta ma służyć do produkcji energii elektrycznej i ciepła do użytku domowego. W przyszłości mikrosiłownia kogeneracyjna zastąpi konwencjonalne kotły do ogrzewania obiektów. Zaletą mikrosiłowni domowej jest jej kompaktowość oraz małe wymiary. Małe wymiary siłowni uzyskuje się dzięki wykorzystaniu nowoczesnych materiałów i nowoczesnej mikro- technologii. Gabarytowo kocioł z mikrosiłownią będzie niewiele różnić się od dotychczasowego kotła grzewczego, ale będzie oprócz funkcji ogrzewania wytwarzać dodatkowo energię elektryczną. Układ taki pracuje według cyklu Clausiusa-Rankina z czynnikiem organicznym jako płynem roboczym. Źródłem energii dla mikrosiłowni, może być gaz pochodzący ze spalania zasobów naturalnych lub źródła odnawialne. Mikrosiłownia parowa na czynnik niskowrzący, pracująca w zakresie znacznie niższych temperatur niż silnik spalinowy i turbina gazowa, wymaga mniej cennych materiałów, łatwiejsza też jest technologia jej wytworzenia. Za jej pomocą staje się możliwe generowanie energii elektrycznej przy cenach zbliżonych do cen energii wytwarzanej w tradycyjnych siłowniach dużej mocy Mikrosiłownia kogeneracyjna wykorzystuje energię paliwa, w prawie 90%. To oznacza, że około 70 do 80% stanowi ciepło dostarczane do ogrzewania obiektu, a około 10 do 20% to dodatkowa produkcja energii elektrycznej. Lepsze wykorzystanie energii paliwa w mikrosiłowniach kogeneracyjnych prowadzi do obniżenia szkodliwych emisji towarzyszących procesowi spalania paliwa. Mała siłownia kogeneracyjna może być w pełni zautomatyzowana i nie wymaga obsługi. W ten sposób użytkownicy energii, posiadacze kotłów z mikrosiłownią, stają się producentami energii elektrycznej. Schemat siłowni domowej skojarzonej z kotłem przedstawia rys. 1. Podstawowymi elementami składowymi mikrosiłowni są: kocioł (parownik), maszyna ekspansyjna (turbina parowa), skraplacz, generator elektryczny i pompa obiegowa. Koncepcja mikrosiłowni domowej wymaga rozwiązania szeregu nowych problemów, takich jak dobór czynnika roboczego i innych [5]. Jednym z nich jest też opracowanie kompaktowych wymienników ciepła. To właśnie od wymiarów wymienników zależy objętość zajęta przez mikrosiłownię w kotle domowym. Wykorzystanie sił kapilarnych do przetłaczania czynnika w obiegu ORC mikrosiłowni kogeneracyjnej jest pomysłem nowym, pozwalającym na zredukowanie lub nawet wyeliminowanie pompy przetłaczającej czynnik w obiegu Rankina. Należy podkreślić w tym miejscu fakt, że w przypadku czynników niskowrzących moc wymagana do napędu pompy jest nie do pominięcia, gdyż może stanowić nawet do kilkudziesięciu procent produkowanej przez system energii elektrycznej.
The paper presents studies on the possibility of application of loop heat pipes to a modern concept of evaporator. The potential application of such evaporator is a domestic micro CHP. One of the problems in the micro CHP is excessive demand for pumping power. The design under scrutiny here helps in overcoming that issue. In the proposed evaporator there is a possibility of reducing the demand for pumping power as the evaporator will produce the extra pressure effect due to capillary forces. In such case the circulation pump operates only to compensate the pressure drop due to friction losses and the wick covers the demand for overcoming the pressure drop in the expansion device. Out of 14 tested fluids 3 were selected for further scrutiny, namely ethanol, water and ammonia. It has been assumed that the fluid should work in the evaporator at temperature of 160oC, whereas the condensation temperature is 50 oC. The results of surface tension distributions with respect to temperature have been presented in figures. Preliminary analysis of the results indicates water as having the best potential, however taking into account all issues it can be said that the best effect is obtained using ethanol.
Słowa kluczowe
Wydawca
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
425--439
Opis fizyczny
Bibliogr. 6 poz.
Twórcy
Bibliografia
- 1. Mikielewicz D., Mikielewicz J.: Cogenerative micro power plants – a new direction for development of power engineering? Archives of Thermodynamics, 29(4), 109÷132, 2008.
- 2. Mikielewicz J., Mikielewicz D.: Comparative study of selected fluids for use in supercritical Organic Rankine Cycles. Archives of Thermodynamics, 30(2), 3÷15. 2009.
- 3. Mikielewicz D., Mikielewicz J., Ihnatowicz E.: Analiza możliwości wykorzystania sił grawitacji oraz kapilarnych do przetłaczania cieczy przez wymiennik mini kanałowy. oprac. IMP PAN. 2009.
- 4. Akbarzadeh A., Johnson P., Nguen T., Mochizuki M., Mashiko M., Sauciuc I., Kusaba S., Suzuki H.: Formulation and analysis of the heat pipe turbine for production of Power from renewable resources. Applied Thermal Engineering, 21, 1551÷1563. 2001.
- 5. Ziapour B.M.: Performance analysis of an enhanced thermosyphon Rankine cycle using impulse turbine. Energy, 34, 1636÷1641. 2009.
- 6. Mikielewicz J., Mikielewicz D.: Algorytm obliczeń mini wymienników ciepła typu kanalikowego dla obiegu mikrosiłowni. oprac. wewn. IMP PAN, 2009.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BPWR-0002-0026
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.