Termodinamička analiza kogeneracijskog organskog rankinovog ciklusa u radu sa različitim radnim fluidima za korištenje energije iz biomase

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Nurdin Ćehajić Jasmin Fejzić Mevludin Hodžić Nihad Harbaš

Apstrakt

U radu je izvršena termodinamička analiza kogeneracijskog organskog Rankinovog ciklusa (CHP ORC) za korištenje energije iz biomase sa radnim fluidima m-ksilen, p-ksilen, toluen, MDM (OMTS), D4 (OMCTS), undekan i mješavinom (toluen/MDM/m-ksilen) u procentualnom odnosu 33/33/33. Analiziran je uticaj termodinamičkih osobina svih radnih fluida i mješavine na performanse CHP ORC u varijanti rada sa regeneratorom i bez regeneratora, te su termodinamičke osobine radnih fluida i mješavine optimizirane pomoću eksergijske efikasnosti CHP ORC kao funkcije cilja, primjenom genetskog algoritma. Maksimalne vrijednosti performansi CHP ORC za pripadajuće vrijednosti pritiska i temperature na ulazu u turbinu ORC su komparirane i analizirane pod istim uslovima izvora toplote i definisanim graničnim uslovima. Komparativna analiza parametara CHP ORC pokazuje da su za iskorištenje energije nastale sagorijevanjem biomase pogodniji aromatski ugljikovodonici (m-ksilen, p-ksilen i toluen) jer u odnosu na siloksane (MDM, D4 i undekan) imaju više vrijednosti eksergijske efikasnosti, ali i zbog svojih termodinamičkih osobina zahtjevaju značajno manje dimenzije komponenti (turbine i kondenzatora). Parametri CHP ORC u radu sa mješavinom radnih fluida (MDM/toluen/m-ksilen) su negdje između vrijednosti parametara CHP ORC u radu sa njenim komponentama, ali nisu aritmetička sredina. Komparativna analiza CHP ORC u radu bez i sa regeneratorom za sve radne fluide i mješavinu pokazuje da su vrijednosti eksergijskih efikasnosti kod aplikacije CHP ORC sa regeneratorom od 2 do 3 % više u odnosu na CHP ORC postrojenje bez regeneratora, što ukazuje da primjena ovih aplikacija doprinosi većoj proizvodnji električne energije uz nešto nižu proizvodnju toplotne energije. CHP ORC sa regeneratorom u radu sa svim radnim fluidima i mješavinom zahtijeva nešto više dimenzije turbine u odnosu na CHP ORC bez regeneratora.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Kako citirati
ĆEHAJIĆ, Nurdin et al. Termodinamička analiza kogeneracijskog organskog rankinovog ciklusa u radu sa različitim radnim fluidima za korištenje energije iz biomase. Zbornik Međunarodne konferencije o obnovljivim izvorima električne energije – MKOIEE, [S.l.], v. 6, n. 1, p. 115-128, oct. 2018. Dostupno na: <https://izdanja.smeits.rs/index.php/mkoiee/article/view/3780>. Datum pristupa: 11 dec. 2018 doi: https://doi.org/10.24094/mkoiee.018.6.1.115.
Sekcija
Energetska efikasnost u kontekstu primene OIEE

Reference

[1] World Energy Council report, 2016., Dostupno na: https://www.worldenergy.org/news - and - me
dia/news/world - energy - council- launches-2016-energy-resources-report-at-23rd-world-energy-
congress/ [Pristupljeno 05. 04. 2018.]
[2] Karl, J., Dezentrale Energiesysteme, 2. Auflage, Oldenbourg Verlag München Wien, 2006.
[3] Drescher, U., D. Bruggemann, Fluid selection for the Organic Rankine Cycle (ORC) in biomass
power and heat plants, Applied Thermal Engineering, 27 (2007.), pp. 223-228
[4] Calm, J. M., G. C. Hourahan, Physical, Safety and Environmental data for current and
alternative Refrigerants, ICR 2011, Prague, Czech Republic, 21 - 26 - August 2011.
[5] Hung, T. C., Waste heat recovery of organic Rankine cycle using dry fluids, Energy
Conversion and Management, 42 (2001.), pp. 539-553
[6] Liu, C., C. He, H. Gao, X. Xu, J. Xu, The Optimal Evaporation Temperature of Subcritical
ORC Based on Second Law Efficiency for Waste Heat Recovery, Entropy, 14(2012), pp. 491-504
[7] Kim, K. H., H. J. Ko, S. W. Kim, Exergy analysis of organic Rankine cycle with internal
heat exchanger, International journal of materials, mechanics and manufacturing, 1 (2013.)
[8] Ertesvag, I. S., Exergetic comparison of efficiency indicators for combined heat and power
(CHP), Energy, 32 (2007.), pp. 2038-2050
[9] Wang, D., X. Ling, H. Peng, Performance analysis of double organic Rankine cycle for
discontinuous low tempearture waste heat recovery, Applied Thermal Engineering, 48 (2012), pp.
63-71
[10] Mago, P. J., L. M. Chamra, C. Somayaji, Performance analysis of diferent working fluids for
use in organic Rankine cycles, Proc. ImechE, Vol. 221 (2007.), pp. 255-265
[11] Calm, J., D. D. Didion., Tradeoffs in Refrigerant Selections: Past, Present and Future.
Refrigerants for the 21st Century, ASHRAE/NIST Refrigeration Conference, ASHRAE,
Atlanta, Ga., 1996.
[12] Smith, I. K., Power Plant Thermodaynamics, Lectures, City University London
[13] Quoilin, S., Sustainable Energy Conversion Through the use of organic Rankine Cycles for
Waste Heat Recovery and Solar Applications, Presented to the Faculty of Applied Science of the
University of Liège, Belgium, 2011.
[14] Nouman, J., Comparative studies and analyses of working fluids for organic Rankine cycle,
Master of Science thesis, KTH School of Industrial Engineering and Management Stockholm,
2012.
[15] Ćehajić, N., S. Eljšan, Eksergijska analiza podkritičnog organskog Rankinovog ciklusa za
iskorišćenje energije biomase, Tehnika, 73(2018), 3, pp. 373-380
[16] Standard Reference Database 23, Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties-
REFPROP 8.0, National Institute of Standards and Technology, US, 2007.
[17] Macchi, E., A. Perdichzzi, Efficiency prediction for axial - flow turbines operating with non
convencional fluids, Journal Engineering Power Transactions ASME, 103 (1981), pp. 718-724.