Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 39(167)

Рубрика журнала: Технические науки

Секция: Энергетика

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4, скачать журнал часть 5, скачать журнал часть 6

Библиографическое описание:
Потапенко Д.И. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ СОЛНЕЧНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ЦИКЛА РЕНКИНА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ТЕПЛА // Студенческий: электрон. научн. журн. 2021. № 39(167). URL: https://sibac.info/journal/student/167/231864 (дата обращения: 29.03.2024).

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ДЛЯ СОЛНЕЧНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ЦИКЛА РЕНКИНА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ТЕПЛА

Потапенко Дмитрий Игоревич

студент, кафедра Интеллектуальные электрические сети, Донской Государственный Технический Университет,

РФ, г. Ростов-на-Дону

CHOOSING THE OPTIMAL WORKING FLUID FOR THE RANKINE SOLAR ORGANIC CYCLE FOR GENERATING ELECTRICITY AND HEAT

 

Dmitry Potapenko

student, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

 

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются критерии выбора рабочих жидкостей, используемых в органическом цикле Ренкина для выработки электрической энергии и тепла. КПД органического цикла Ренкина была рассчитана с использованием R245fa и R600 в качестве рабочих жидкостей. Результаты показали, что при использовании R245fa в качестве рабочего тела достигается высокая тепловая эффективность.

ABSTRACT

The article discusses the criteria for the selection of working fluids used in the organic Rankine cycle for the generation of electrical energy and heat. The efficiency of the Rankine organic cycle was calculated using R245fa and R600 as working fluids. The results showed that when using R245fa as a working fluid, high thermal efficiency is achieved.

 

Ключевые слова: выбор; оптимальная рабочая жидкость; солнечного органического цикла Ренкина; выработка электроэнергии и тепла.

Keywords: selection; optimal working fluid; solar organic Rankine cycle; generation of electricity and heat.

 

В последние годы возникли экологические проблемы, такие как глобальное потепление, вызванное выбросами углекислого газа (СО2). Кроме того, из-за ожидаемого увеличения мирового населения в конце 21-ого столетия, люди боятся, что ископаемое топливо будет исчерпано. По этим причинам, есть увеличивающееся с каждым годом требование на использование технологий получения возобновляемой энергии. Производство электроэнергии из возобновляемых источников энергии является одним из альтернативных путей решения нынешнего энергетического кризиса и экологических проблем, влияющих на наш мир [1]. Одной из этих технологий может быть органический цикл Ренкина (OЦР), который использует органическую жидкость и может использовать солнечное, геотермальное, отработанное тепло и энергию биомассы в качестве источника тепла для выработки электроэнергии. В отличие от парового энергетического цикла, где вода является рабочей жидкостью, органические циклы Ренкина используют хладагенты или углеводороды в качестве рабочей жидкости.

Выбор рабочей жидкости важен для достижения высокой термической эффективности, а также для оптимального использования имеющегося источника тепла. Кроме того, органическая рабочая жидкость должна соответствовать требованиям безопасности и технической выполнимости. Эффективность цикла Ренкина строго связана с термодинамическими свойствами рабочего тела. Неправильный выбор рабочей жидкости для (OЦР) может привести к снижению производительности системы [2]. Рабочая жидкость выбирается в зависимости от температуры источника тепла и конфигурации цикла.

Выбор рабочей жидкости является одним из наиболее важных моментов при проектировании органического цикла Ренкина. При выборе рабочей жидкости необходимо учитывать несколько критериев:

1. OЦР должен обладать высокой эффективностью и выходной мощностью;

2. Низкая стоимость и доступность рабочей жидкости;

3. Высокая стабильность и низкая воспламеняемость;

4. Минимальное влияние на экологию;

5. Низкая температура кипения и температура плавления;

6. Высокая теплопроводность;

7. Высокая критическая температура по сравнению с рабочей температурой.

Термический анализ был проведен для оценки солнечного органического цикла Ренкина с использованием R245fa и R600 в качестве рабочих жидкостей. При исследовании цикла Ренкина КПД был определен с помощью программы EES для феронов R245fa и R600. Температуру в конденсаторе принимали равной 50 oС (323 K), температуру в испарителе – 80…140 oС, КПД насоса и детандера – 0,8, КПД генератора – 0,8.

Расчет строили на следующих допущениях:

  • КПД генератора, детандера и насоса – постоянные величины, не зависящие от режима эксплуатации;
  • Недорекуперация в теплообменниках – величина постоянная и не зависит от режима работы;
  • Гидросопротивления в теплообменниках и трубопроводах не учитываются;
  • Нет теплообмена с окружающей средой.
  • Нет переохлаждения жидкости перед насосом;
  • Изменения кинетической и потенциальной энергии не рассматриваются;

На рисунке ниже показаны результаты исследования и влияние температуры на входе в турбину на эффективность солнечной системы ОЦР для выработки электроэнергии и тепла с использованием R245fa и R600 в качестве рабочих жидкостей. Из рисунка видно, что КПД ОЦР с использованием R245fa выше, чем КПД ОЦР с использованием R600. Поэтому, принимая во внимание физические и термические свойства, рекомендуется использовать R245fa в качестве рабочего тела в солнечном органическом цикле Ренкина.

Рисунок 1. Влияние температуры на входе турбины на эффективность солнечной системы ОЦР

 

Список литературы:

  1. Saitoh T. Solar Rankine cycle system using scroll expander / T. Saitoh, N. Yamada, S.I.Wakashima // Journal of Environment and Engineering, 2007.
  2. Pedro. J. Mago An examination of regenerative organic Rankine cycles using dry fluids / Pedro. J. Mago, Louay. M. Chamra, Kalyan Srinivasan, Chandramohan Somayaji // Applied Thermal Engineering, 2008.

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом
CAPTCHA
Этот вопрос задается для того, чтобы выяснить, являетесь ли Вы человеком или представляете из себя автоматическую спам-рассылку.