The following paper presents an ORC installation including an evaporator with recirculation (heat carrying water exiting the evaporator is redirected to its inlet). It covers the calculations of inlet/outlet temperature of the evaporator taking into account a variant recirculation coefficient. Formulas for heat transfer between heat carrying water and working fluid inside evaporator are also included in this paper. The calculations are based on properly defined average specific heat. The analysis shows that the system performance depends on heat carrying water inlet temperature, on heat carrying water flow rate and the recirculation coefficient.
W pracy przedstawiono rozwiązania elektrowni organicznej, w której zastosowano podkrytyczną jednoobiegową siłownię z zastosowaniem suchego czynnika roboczego. Siłownia ta zasilana jest wodą geotermalną. Powyższa siłownia może być stosowana nie tylko w elektrowni, ale także w elektrociepłowni. Aby ustalić zasadność jej stosowania w jednym z dwóch wymienionych przypadków wprowadzono współczynnik φ. Współczynnik ten zdefiniowano jako stosunek strumienia masowego wody ms1 przepływającego przez przeciwprądowy wymiennik ciepła, w którym podgrzewana jest ciecz czynnika roboczego w granicach temperatur skraplania i parowania, do strumienia masowego wody ms opuszczającego parowacz zgodnie z zależnością φ = ms1/ms. Przyjęto, że znany jest strumień masowy wody ms o znanej temperaturze Ts1, który podgrzewany jest w wymienniku ciepła, stanowiącym górne źródło ciepła. Wykonano obliczenia siłowni z zastosowaniem czterech czynników roboczych (R227ea, RC318, R1234yf i R1234ze) dla różnych temperatur parowania z uwzględnieniem temperatur bliskopodkrytycznych dla wybranych temperatur wody zasilającej. Na tej podstawie sporządzono wykresy φ = f(Tpar) ilustrujące zakresy zastosowań jednoobiegowej siłowni w elektrowni/elektrociepłowni.
EN
The paper discusses the solutions for an organic power plant using a one cycle subcritical power plant with dry working fluid. The power plant is supplied with geothermal water. The power station may be used not only in a power plant but also in a heat power plant. The indicator φ was introduced to determine the validity of its application in one of the two mentioned cases. The indicator is defined to be a ratio of a mass water flux ms1, flowing through a countercurrent heat exchanger in which a working fluid is warmed up in the range of condensing and evaporating temperatures, to a mass water flux m s, leaving an evaporator according to φ = ms1/ m s. A mass flow rate m s1, of a known temperature Ts1 heated in the heat exchanger, which is the upper heat source, is assumed to be known. The calculations were performed for four working fluids (R227ea, RC318, R1234yf and R1234ze) for various evaporating temperatures taking near subcritical temperatures for chosen temperatures of the feeding water into consideration. Graphs was plotted for the range of a one cycle power plant.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przeanalizowano wpływ istotnych parametrów pracy geotermicznego wymiennika ciepła GWC, właściwości fizykochemiczne gruntu oraz czas ciągłej eksploatacji złoża na pracę Pionowego Geotermicznego Wymiennika Ciepła (PGWC). Powodem podjęcia tej tematyki jest fakt występowania na terenie Polski ponad 1100 głębokich otworów, które mogą być zaadaptowane i wykorzystane do budowy PGWC.
EN
In this paper is presented a work analysis of the Vertical Geothermal Heat Exchanger (VGHE): influence of the physical properties of ground, geometry of VGHE, temperature of injected water and time of exploitation of the ground.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper presented is a calculation model of a Deep Geothermal Heat Exchanger (DGHE) together with its characteristics, which enable determination of geothermal energy rate in function of the depth of geothermal heat exchanger, temperature of water pumped into the heat exchanger, volumetric flowrate of such water, reservoir temperature as well as applied insulation on the external side of the heat exchanger. The characteristics developed in such a way for the single bore-hole systems, following the account of relevant characteristics of heat receivers, enable adequate selection of a system for acquisition as well as utilization of geothermal energy for a heat receiving system under consideration.
Zastosowanie pomp ciepła, wykorzystujących jako dolne źródło ciepła energie, gruntu, z pionowymi wymiennikami gruntowymi, wymaga prawidłowego doboru wielkości pompy ciepła (jej mocy) oraz obliczenia długości wymiennika gruntowego przy danym rodzaju gruntu. Dotychczasowe metody projektowania mogą być przyczyną określonych błędów wynikających xc znacznych uproszczeń w stosowanych modelach obliczeniowych (co wykazano w pracy [1]) i może negatywnie rautować na prace, układu, efektywność pozyskiwanej energii oraz ekonomiczność stosowania instalacji. W pracy przeanalizowano różnice w wydajności cieplnej i temperaturach czynnika pobierającego ciepło z gruntu przy obliczaniu wymiennika typu „U-rura" stosowanymi metodami obliczeniowymi [2-8] i w opaciu o model zaprezentowany w pracy [1] oraz podano wnioski stąd wynikające.
EN
The pumps co-operating with vertical ground heat exchangers applied for winning the ground energy used for heating in house building needs accurate choice of parameters of the pump (its capacity) and calculation of the length of a heat exchanger for given type of the ground. Substantial simplifications in computational models, have been used so far at designing stage of the installation, might be a cause of some errors which might have a negative impact on the work of a system, the efficiency of extracting energy as well as the economy of the installation. In the paper the differences in heat capacities and temperatures of fluid taking heat from the gtound were analysed. It was proved that it is possible to assume a constant mean temperature of the ground with the sufficient accuracy (for the ground heat exchangers located at the depth of 200 m). This assumption considerably simplifies the calculations. The calculations of the ground heat exchangers made according to the computational model worked out by the author allowed him to compare the results with those obtained from the previously used mathematical models, which did not take into account the heat exchange inside a heat exchanger. The comparisons were done both in quantity and in quality. The pumps co-operating with vertical ground heat exchangers applied for winning the ground energy used for heating in house building needs accurate choice of parameters of the pump (its capacity) and calculation of the length of a heat exchanger for given type of the ground. Substantial simplifications in computational models, have been used so far at designing stage of the installation, might be a cause of some errors which might have a negative impact on the work of a system, the efficiency of extracting energy as well as the economy of the installation. In the paper the differences in heat capacities and temperatures of fluid taking heat from the gtound were analysed. It was proved that it is possible to assume a constant mean temperature of the ground with the sufficient accuracy (for the ground heat exchangers located at the depth of 200 m). This assumption considerably simplifies the calculations. The calculations of the ground heat exchangers made according to the computational model worked out by the author allowed him to compare the results with those obtained from the previously used mathematical models, which did not take into account the heat exchange inside a heat exchanger. The comparisons were done both in quantity and in quality.
W pracy przedstawiono modele obliczeniowe systemów wydobywczo-zatłaczających jednootworowych, obejmujących rozwiązania jednowarstwowe i dwuwarstwowe. Na podstawie modeli obliczeniowych opracowanych przez autorów, podano zależności umożliwiające określenie pól temperatur wydobywanej i zatłaczanej wody geotermalnej lub pośredniego nośnika ciepła oraz temperatur na powierzchni ziemi, a tym samym określono strumień wydobywanej energii geotermalnej.
EN
The authors, on the basis of calculated computational models for one-hole systems (with one or two aquiferous layers) with production and injection well, worked out relative characteristics taking into account the specific working conditions of the both systems. These models allow determining the temperature of water on the output in a function of water flow mass as well as other parameters describing a geothermal deposit.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Authors carried out analyses to determine the influence of parallel and series connection of high-tem- perature installations with low-temperature installations on improvement the utilisation of geothermal energy in a geothermal heat plant. The main purpose of this work was to evaluate how much the application of the low-temperature heating systems has an effect on the influence on the degree of the geothermal energy in the geothermal heat plant, which supplements the heat distribution network supplying two groups of heat receivers having the distinct shares in a heat consumption. These studies are very interesting because concern the possibility of modernisation the heating systems by application the geothermal unit in a conventional heat plant.
PL
Autorzy przeprowadzili analizę wpływu równoległego i szeregowego połączenia instalacji wysokotem- peraturowych z instalacjami niskotemperaturowymi na poprawę wykorzystania energii geotermalnej w ciepłowni geotermalnej. Głównym celem pracy było oszacowanie, w jakim stopniu zastosowanie ni- skotemperaturowych systemów grzewczych ma wpływ na stopień wykorzystania energii geotermalnej w ciepłowni geotermalnej, który uzupełnia sieć dystrybucyjną zaopatrującą dwie grupy użytkowników o różnych udziałach w konsumpcji ciepła. Badania te są interesujące ze względu na rozważenie możliwości modernizacji systemów grzewczych poprzez zastosowanie bloków geotermalnych w konwencjonalnej ciepłowni.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przy pozyskiwaniu energii geotermalnej w ciepłowniach i elektrociepłowniach, w przypadku zmineralizowanych wód geotermalnych, stosowane są dwu i jednootworowe systemy wydobywczo-zatłaczające. W tym ostatnim przypadku zastosowanie znajduje pionowa sonda geotermalna, to jest wymiennik składający się z dwóch części. Jedna część wymiennika umieszczona jest w złożu geotermalnym, w której przepływający nośnik energii pobiera ciepło od wody geotermalnej. Druga jego część - wymiennik typu "rura w rurze" znajduje się w nieprzepuszczalnym masywie skalnym. Nośnik energii, kanałem pierścieniowym, doprowadzany jest do części geotermalnej wymiennika, gdzie dalej podwyższa swoją temperaturę. Wypływ nośnika energii na powierzchnię ziemi odbywa się rurą wewnętrzną. Wprawdzie wymiana ciepła odbywa się w obu częściach sondy geotermalnej, jednak istotny wpływ na wielkość pozyskiwanej energii geotermicznej ma ta część wymiennika, która umieszczona jest w złożu geotermalnym. Rodzaj zastosowanego wymiennika ma istotny wpływ na ilość pozyskiwanego ciepła geotermalnego. Dlatego też w referacie autorzy przedstawili wyniki obliczeń wydajności cieplnej dla dwóch rodzajów wymienników (Fielda i śrubowego). Obliczenia przeprowadzone zostały przy zastosowaniu dwóch modeli obliczeniowych. W pierwszym przyjęto założenie, że znane jest pole temperatury oraz zastępczy współczynnik przenikania ciepła. W drugim przypadku wymiennik ten traktuje się jako wymiennik krzyżowo prądowy z jednym niemieszającym się czynnikiem. Przyjęto także, że znane jest pole temperatury oraz współczynnik przenikania ciepła. W obu przypadkach przyjęto, że pole temperatury w złożu geotermalnym zmienia się liniowo, podobnie jak w masywie skalnym. Aby uprościć obliczenia, we wszystkich porównywanych wariantach, przyjęto takie same warunki wymiany ciepła w drugiej części wymiennika typu rura w rurze, przy założeniu, że rura wewnętrzna jest doskonale zaizolowana. Porównanie wyników obliczeń wydajności cieplnej dla wymienników: Fielda i śrubowego uzyskanych przy zastosowaniu obu modeli obliczeniowych, przedstawione zostały w formie odpowiednich wykresów ilustrujących wpływ współczynnika przenikania ciepła oraz pojemności cieplnej czynników.
EN
Geothermal plants and power stations can work as one-hole systems with an injection and production well, or as two-hole systems. The one-hole system operates using a vertical geothermal probe. It is an exchanger that has two parts. One part is immersed in a geothermal deposit, where the heat extractlon medium takes heat from geothermal water. The other part of the exchanger, a double-pipe exchanger, is located in the impermeable rock massif. The extraction medium is conducted through a rig-shaped channel to the geothermal part of the exchanger, where its temperature rises. The heat extraction medium flows up to the ground through the inner pipe. However, the heat exchange takes place in both parts of the exchanger, and the part of the exchanger located in the geothermal deposit has a considerable impact on the amount of geothermal energy gained. The type of exchanger also influences the amount of heat extracted. The results of exchanger calculations on heat extraction for two types of exchanger (Field's * exchanger and a spiral-tube exchanger) are presented. The calculations were carried out using two computational models. In the first model it was assumed that the temperature field and the overall heat transfer coefficient were known. In the second, the exchanger was considered to be a cross-counter-flow heat exchanger with a single non-mixing fluid. It was also assumed that the temperature field and the overall heat transfer coefficient were known in this case too. In both cases, it was assumed that the temperature field in a geothermal deposit changes linearly in a vertical direction, as is the case in a rock massif. To simplify the calculations, in all the cases the same conditions for the double-pipe heat exchanger part were taken into account. Also, it was assumed that the inner pipe was perfectly insulated. Comparisons of the results of the heat extraction calculations for the Field exchanger and the spiraltube exchanger, obtained using both computational models, are presented as graphs. The graphs iIIustrate the impact of the overall heat transfer coefficients and heat extraction rates.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono model obliczeniowy systemu jednootworowego umożliwiający określenie ilości pozyskiwanej energii geotermicznej. Przeprowadzone obliczenia pozwoliły dokonać analizy możliwości pozyskiwania i wykorzystania energii geotermicznej ze szczególnym uwzględnieniem wpływu głębokości sondy jak również temperatury wody sieciowej powracającej do wymiennika gruntowego, która jest jednym z ważnych czynników decydujących o możliwości zagospodarowania pozyskiwanej energii.
EN
A computational model of a one-hole system which enables the amount of extracted heat to be predicted is presented. The calculations permit analysing the possibility of obtaining and using geothermal energy, especially considering the influence of the depth of the geothermal exchanger as well as the temperature profile of the water in the heat distribution network returning to the ground surface. The temperatures of the up-flowing water in the heat exchanger and the produced water are very important factors in utilizing the obtained energy.
Energia geotermiczna ziemi wykorzystywana jest między innymi dla celów grzejnych. W przypadku stosowania sond poziomych, płytko umieszczonych pod ziemią oraz sond pionowych niedużej głębokości, energia geotermiczna wykorzystywana jest dla celów ogrzewczych dla małych obiektów (najczęściej domków jednorodzinnych). Zwiększając głębokość pionowych sond ciepła można nie tylko zwiększyć ilość pobieranego ciepła, ale także podwyższyć temperaturę płynu cyrkulacyjnego, co ma istotny wpływ na efektywność takiego systemu pozyskiwania energii geotermicznej. W przypadku płytkich sond pionowych stosowane są rozwiązania z przepływem koncentrycznym i przepływem przeciwbieżnym. Dla głębokich sond pionowych z przepływem koncentrycznym stosowane są rozwiązania bez izolacji oraz rozwiązania z izolacją rur zewnętrznych w górnej jej części. W pracy przedstawiono modele obliczeniowe umożliwiające określenie ilości pozyskiwanej energii geotermicznej. Przeprowadzone obliczenia na podstawie wyżej wymienionych modeli, pozwoliły na przedstawienie analizy możliwości wykorzystania energii geotermicznej dla poszczególnych przypadków rozwiązań ze szczególnym uwzględnieniem wpływu głębokości sondy.
EN
Different computational models of one-hole are presented in the paper. These models allow one of estimate the amount of gained geothermal heat. The calculations based on mentioned above models allowed the authors to analyse the posibillity of using geothermal heat for particular of solutions. To consider those solutions the authors took into special account the impact of the exchanger depth.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Geothermal heat plants and power stations in most cases work as two-hole systems with injection and production wells. However, high expenditure on drilling of a hole in comparison to the total investment cost is a disadvantage in employing this method for recycling of thermal energy. The capital cost may be reduced by means of a one hole injection system. In this paper authors present an aproximate mathematical model and analysis of the influence of main fluids temperature field's on of the intermediate fluid using the Field exchanger partly immersed in a geothermal deposit. The exchanger takes heat from the deposit having a constant temperature of the geothermal water. The other part of the exchanger is located in impermeable rock massif ehere temperature changes are linear. The graphs of the changes of fluid temperature for chosen variants are included.
W pracy autorzy przedstawiają porównanie wyników obliczeń wydajności cieplnych dla czterech wariantów geotermalnej sondy pionowej. Obliczenia wykonane zostały na podstawie odpowiednich przybliżonych modeli matematycznych opisujących wymianę ciepła w sondach pionowych z uwzględnieniem odmiennych warunków wymiany ciepła w części zanurzeniowej w złożu geotermalnym oraz w części znajdującej się w nieprzepuszczalnym złożu. W referacie przedstawiony został przybliżony model obliczeń cieplnych w przypadku sondy pionowej typu rura w rurze zakończony śrubowym wymiennikiem ciepła. W przypadku geometralnej sondy pionowej typu Fielda wykorzystano model matematyczny przedstawiony w pracy [3].
EN
In the article a method of heat calculations and an analysis of influence of the main fluids on the intermediate fluid for two kinds of heat exchanger in one-hole system. The exchangers are partly immersed in a geothermal deposit from which heat of geothermal water is drawn. The first part of the heat exchanger is located in the impervious under the crust of earth whose temperature changes linearly. The graph of changes of temperature of fluid for certain variants ware also presented.
Heat pumps drawing heat from a water-bearing layer with a vertical heat probe are used in practice. Heat is drawn from a skeleton of the ground and flowing in ground pores water. while designing a system it is necessary to determine influence of heat drawn with a probe on thermal field. In this publication a mathematical model describing heat flow in a deposit (an aquiferous layer) behind a vertical heat probe is presented. This model lets determine thermal field in an aquiferous layer. Going out from an energy balance equation for an elementary sector of porous surface a partial differential equation describing a transient heat flow in ground medium was obtained. This equation has been solved by Laplace transformation. Obtained solution describes thermal field in an aquiferous layer behind a heat probe in relation to input temperature, a flow of heat drawn with a heat probe. And time.
PL
W pracy przedstawiono model matematyczny opisujący przepływ ciepła w złożu (warstwie wodonośnej) za pionową sondą ciepła. Model ten umożliwia określenie rozkładu temperatur w warstwie wodonośnej. Wychodząc z równania bilansu energii dla elementarnego wycinka warstwy wodonośnej otrzymano równanie różniczkowe cząstkowe, opisujące nieustalony przepływ ciepła w ośrodku gruntowym. Równanie to rozwiązano metodą przekształcenia Laplace'a. Otrzymane rozwiązanie opisuje rozkład temperatury w warstwie wodonośnej za sondą w zależności od temperatury początkowej, strumienia ciepła pobieranego przez sondę i czasu.
Heat pumps drawing heat from a water-bearing layer with a vertical probe are used in practice. Heat is drawn from a skeleton of the ground and flowing in ground pores water. While designing a system it is necessary to determine heat flow which can be drawn with the probe. In this publication there has been presented a method of determining of convective heat-transfer coefficient from an aquiferous layer to a vertical heat probe. The calculation based on model of thermal field for a float probe. Values of replacing heat-transfer coefficients were calculated for typical cases and they are presented in graphs.
PL
W praktyce stosowane są pompy ciepła pobierające, za pomocą pionowej sondy, ciepło z gruntu z warstwy wodonośnej. Ciepło pobierane jest od szkieletu gruntowego i od przepływającej w porach gruntu wody. Przy projektowaniu układu niezbędne jest określenie strumienia ciepła mogącego być pobranego przez sondę. W pracy przedstawiono metodę określania współczynnika wnikania ciepła od warstwy wodonośnej do pionowej sondy ciepła. Dla typowych przypadków obliczono wartości zastępczych współczynników wnikania ciepła i przedstawiono je na wykresach.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.