Analiza doboru korzystnego czynnika niskowrzącego do mikrosiłowni kogeneracyjnej

Analysis of selection suitable low boiling media for micro CHP power plant

Daniel Stępniak, Marian Piwowarski | 27-06-2015

Mechanik nr 07/2015 - Artykuły z XIX Międzynarodowej Szkoły Komputerowego Wspomagania Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji zamieszczone płycie CD

STRESZCZENIE: Artykuł prezentuje wyniki obliczeń oraz wnioski płynące z analiz obiegów ORC pracujących z wykorzystaniem najczęściej spotykanych w siłowniach kogeneracyjnych czynników niskowrzących. W trakcie obliczeń pod uwagę brano obieg z regeneracją ciepła dla czynników suchych: fc72, hfe7100, R227ea, R245fa, R423a, R600a, R600, RC138, R141b oraz obieg bez regeneracji ciepła dla czynników mokrych: R11, R12, R134a, R718, 507a, R290, R717. Analizy wykonano z wykorzystaniem oprogramowania EES, przy założeniu wymaganej, odbieranej w skraplaczu mocy cieplnej, Q = 50 kW, oraz dla obydwu rodzajów czynników minimalnej temperatury w skraplaczu odpowiednio t = 50℃ oraz t = 95℃. Uwzględniono rodzaj czynnika oraz jego parametry na główne wskaźniki projektowe mikroturbiny osiowej.

SŁOWA KLUCZOWE: obiegi ORC (Organic Rankine Cycle), turbiny parowe, projektowanie turbin, kogeneracja.

ABSTRACT: This article presents the results of calculations and conclusions from the analysis of ORC cycle using the most common low-boiling medias. Two types of cycles were examined: the cycle with heat regeneration for dry medias: fc72, hfe7100, R227ea, R245fa, R423a, R600a, R600, RC138, R141b and cycle without heat recovery for wet media R11, R12, R134a, R718, 507a, R290, R717. The calculations was performed using EES software [12], for assumed heat power in the condenser Q = 50 kW and two variants of low media minimum temperature in the condenser t = 50℃ and t = 95℃. According to the type of low-boiling medias and its parameters design indicators of axial microturbine were taking into account.

KEYWORDS: Organic Rankine Cycle, steam turbines, turbine modeling, cogeneration.

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

Angelino G., Colonna Di Paliano P.: Multicomponent working fluids for Organic Rankine cykles (ORCs), Milano 1997.
Aoun B., Clodic D.: Micro combined heat and power operating on renewable energy for residental building, Sciences des Métiers de l’Ingénieur, 2010.
Beith R.: Small and micro combined heat and power (CHP) systems, Woodhead Publishing Limited, 2011.
DiPippo R.: Second Law assessment of binary plants generating power from lowtemperature geothermal fluids, „Geothermics” 33, strony 565-586, 2004.
Huenges E., Erbas K., Jaya M., Saadat A.: Conception for deployment of small scale binary power plants in remote geothermal areas of Indonesia, Stanford Geothermal Workshop, 2011.
Kalina J.: Oszczędność energii chemicznej paliw wynikająca ze stosowania gazowych układów kogeneracyjnych i trójgeneracyjnych, Politechnika Śląska w Gliwicach, „Gospodarka Paliw”, R50, nr 10, 2002.
Kamiński B., Piwowarski M.: Analiza obiegów kombinowanych gazowo-parowych na czynniki niskotemperaturowe, artykuł w książce: Systemy, technologie i urządzenia energetyczne, praca zbiorowa pod red. J. Talera, Tom II, Kraków, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, 2010.
Kosowski K.: Dobór korzystnych wartości podstawowych parametrów projektowych stopni turbin cieplnych. Uogólniona metoda projektowania stopni turbinowych, „Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej. Budownictwo Okrętowe” nr LXII, Gdańsk, 1995.
Larjola J.: Organic Rankine cycle (ORC) based waste heat/waste fuel recovery systems for small combined heat and power (CHP) applications, Finland, Woodhead Publishing, 2011.
Mazurek W., Bryszewska-Mazurek A., Świeboda T., Napolski G.: Wykorzystanie energii słonecznej do produkcji energii elektrycznej dla małego odbiorcy, „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne”, Tom 9, 2011.
Mikielewicz J., Piwowarski M., Kosowski K.: Design analysis of turbines for cogenerating micro-power plant working in accordance with organic Rankine’s cycle, Polish Maritime Research, S1, ISSN 1233-2585, 2009.
Nester R.T.: Organic Rankine Cycles: A Comparative Study and Analysis of Multiple Applications, Raleigh, North Carolina, 2011.
Program komputerowy: Engineering Equation Solver, wersja 9.218, 2012.
Siddiqi M.A., Atakan B.: Investigation of the Criteria for Fluid Selection in Rankine Cycles for Waste Heat Recovery, “International Journal of Thermodynamics”, strony 117-123, July 26, 2011.
Stępniak D.: Analiza kogeneracyjnych siłowni mikroturbinowych pracujących na czynniki niskotemperaturowe, praca magisterska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej, Gdańsk, 2011.