Design and numerical study of turbines operating with MDM as working fluid

• Autorzy: Klonowicz P. , Surwiło J. , Witanowski Ł. , Suchocki T. K. , Kozanecki Z. , Lampart P.
• Konferencja: International Symposium on Compressor & Turbine Flow Systems Theory & Application Areas "SYMKOM" (11 ; 20-23.10.2014 ; Łódź, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Design processes and numerical simulations have been presented for a few cases of turbines designated to work in ORC systems. The chosen working fluid is MDM. The considered design configurations include single stage centripetal reaction and centrifugal impulse turbines as well as multistage axial turbines. The power outputs vary from about 75 kW to 1 MW. The flow in single stage turbines is supersonic and requires special design of blades. The internal efficiencies of these configurations exceed 80% which is considered high for these type of machines. The efficiency of axial turbines exceed 90%. Possible turbine optimization directions have been also outlined in the work.

Słowa kluczowe

EN

ORC; turbines; MDM; numerical simulations; CHP

PL

turbiny; symulacje numeryczne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Cieplne Maszyny Przepływowe - Turbomachinery / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 145
• Strony: 65--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Klonowicz P.

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences Fiszera 14 st., 80-231 Gdańsk, Poland

autor

Surwiło J.

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences Fiszera 14 st., 80-231 Gdańsk, Poland

autor

Witanowski Ł.

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences Fiszera 14 st., 80-231 Gdańsk, Poland

autor

Suchocki T. K.

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences Fiszera 14 st., 80-231 Gdańsk, Poland

autor

Kozanecki Z.

• Institute of Turbomachinery Lodz University of Technology Wólczańska 219/223 st., 90-924 Łódź, Poland

autor

Lampart P.

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences Fiszera 14 st., 80-231 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• [1] Turunen-Saaresti T., Uusitalo A., Honkatukia J., Larjola J.: Effects of Turbine Efficiency to Small-Scale ORC Process Electricity Production and Profitability, in: First Int. Semin. ORC Power Syst. ORC 2011, Delft, 2011.
• [2] Klonowicz P., Heberle F., Preißinger M., Brüggemann D.: Significance of loss correlations in performance prediction of small scale, highly loaded turbine stages working in Organic Rankine Cycles, Energy. (2014).
• [3] Craig H.R.M., Cox H.J.A.: Performance Estimation of Axial Flow Turbines, Proc. Inst. Mech. Eng. 185 (1970) 407-424.
• [4] Guardone A., Spinelli A., Dossena V., Vandecauter V.: Influence of Molecular Complexity on Nozzle Design for an Organic Vapor Wind Tunnel, in: First Int. Semin. ORC Power Syst. ORC 2011, 2011.
• [5] Colonna P., Gallo M., Casati E., Mathijssen T.: Flexible Asymmetric Shock Tube (FAST). Status and first experiences, in: 2nd Int. Semin. ORC Power Syst. ASME ORC 2013, Rotterdam, 2013.
• [6] Spinelli A., Dossena V., Gaetani P.: Start-up of a Test Rig for Organic Vapors, in: 2nd Int. Semin. ORC Power Syst. ASME ORC 2013, 2013.
• [7] Zucrow M.J., Hoffman J.D.: Gas Dynamics Volume I and II, Wiley, 1976.
• [8] Klonowicz P.: Optymizacja turbin przeznaczonych do pracy w niskotemperaturowych obiegach ORC (Organic Rankine Cycle), Lodz University of Technology, 2012.
• [9] Papierski A.: Wielokryterialna i wielopoziomowa optymalizacja kształtu półotwartych wirników pomp o niskich wyróżnikach szybkobieżności, Politechnika Łódzka, 2010.
• [10] Ansys CFX, Release 12, 2009.
• [11] Harinck J., Pasquale D., Pecnik R., Colonna P.: Three-Dimensional RANS Simulation of a High-Speed Organic Rankine Cycle Turbine, in: First Int. Semin. ORC Power Syst. ORC 2011, Delft, 2011.
• [12] Klonowicz P., Hanausek P.: Optimum Design of the Axial ORC Turbines with Support of the Ansys CFX Flow, in: First Int. Semin. ORC Power Syst. ORC 2011, Delft, 2011.
• [13] Klonowicz P., Brüggemann D.: 2D Unsteady RANS Simulations of an Organic Vapor Partial Admission Turbine, in: ASME ORC 2013, 2nd Int. Semin. ORC Power Syst., Rotterdam, 2013.
• [14] Klonowicz P., Sobczak K., Fijałkowski T.: Analysis of Kinematics for a Single-Stage ORC Impulse Turbine, in: 10th Int. Symp. Compress. Turbine Flow Syst. - Theory Appl. Areas Symkom 2011, Lodz, 2011.
• [15] Klonowicz P., Borsukiewicz-Gozdur A., Hanausek P., Kryłłowicz W., Brüggemann D.: Design and performance measurements of an organic vapour turbine, Appl. Therm. Eng. 63 (2014) 297–303.
• [16] Lemmon E., Huber M., McLinden M.: REFPROP, National Institute of Standards and Technology, 2010.
• [17] Cho S., Ahn K., Lee Y.: Performance Characteristics of a Partially Admitted Small-Scale Mixed-Type Turbine, Int. J. Turbo Jet-Engines. 28 (2011) 299-307.
• [18] Boxer E., Sterrett J.R., Wlodarski J.: Application of supersonic vortex-flow theory to the design of supersonic impulse compressor – or turbine-blade sections, NACA RM L52B06 (1952).
• [19] Pasquale D., Ghidoni A., Rebay S.: Shape Optimization of an ORC Radial Turbine Nozzle, in: First Int. Semin. ORC Power Syst. ORC 2011, Delft, 2011.
• [20] Kozanecki Z., Kozanecka D., Klonowicz P., Łagodziński J., Gizelska M., Tkacz E., et al.: Bezolejowe maszyny przepływowe małej mocy, Wydawnicta Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk, 2014.
• [21] Rusanov A., Lampart P., Szymaniak M., Bykuć S., Koronowicz J., Szymaniak A.: Zadanie Badawcze Nr 4 „Opracowanie zintegrowanych technologii wytwarzania paliw i energii z biomasy, odpadów rolniczych i innych.”, Opracowanie układu przepływowego jednostopniowej turbiny promieniowo-osiowej ORC 100 kw, IMP PAN, Gdańsk, 2013.
• [22] Rusanov A., Lampart P., Szymaniak M., Bykuć S.: Zadanie Badawcze Nr 4 „Opracowanie zintegrowanych technologii wytwarzania paliw i energii z biomasy, odpadów rolniczych i innych”, Opracowanie układu przepływowego dwustopniowej (symetrycznej) turbiny promieniowo-osiowej ORC 100 kW, IMP PAN, Gdańsk, 2013.
• [23] Klonowicz P., Lampart P.: Badanie rozwoju strat przepływów wtórnych i przecieku nadłopatkowego w turbinie promieniowo-osiowej ORC 100 kW i 40 kW. Przygotowanie obszaru obliczeniowego i wstępne obliczenia przepływowe turbin., IMP PAN, Gdańsk, 2014.