Thermodynamic optimization and fluid selection of organic Rankine cycle driven by a latent heat source

Xu, Peng; Lu, Jian; Li, Tai-lu; Zhu, Jun

doi:10.1007/s11771-017-3698-z

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“…Compared with sensible heat of organic working fluid, previous studies had reported that the latent heat was significantly greater. 32 Therefore, it can be inferred that the gas-phase region in the superheating section gradually increases with the increasing flow rate of R245fa, thus causing the phenomenon where (UA) eva,3 is larger than (UA) eva,2 . However, (UA) eva,3 starts to decrease until it is only 17.7 W/K when the flow rate of R245fa exceeds 700 kg/h.…”

Section: Influence Of Working Fluid Mass Flow Ratementioning

confidence: 98%

Experimental investigation on the characteristics of heat exchangers based on organic Rankine cycle system under different operating conditions

Meng

Lian

et al. 2021

Int J Energy Res

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Heat exchangers are crucial equipment, and the research related to organic Rankine cycle system is also of paramount importance. Experiments were carried out in a self-built test rig with the radial inflow turbine as the expander under three operating conditions. By analyzing UA values, the heat transfer area in different stages of evaporation or condensation was roughly calculated, so as to understand the operation performance of heat exchangers and its influence on system. Experimental results show that the heat transfer area in gas-phase region accounts for a great proportion of evaporator at the beginning with the rising flow rate of R245fa, and finally insufficient heat transfer area is preferentially provided for the preheating and superheating sections. The turning point occurs when the flow rate of R245fa is 800 kg/h, where the distribution of heat transfer area is relatively balanced with optimum system performance. Excessive heat transfer oil flow rate also results in disequilibrium distribution of heat transfer area in the evaporation process. Meanwhile, the optimal flow rate of heat transfer oil is 4 m 3 /h with maximum thermal efficiencies. Besides, through the comparative analysis of the UA values, the stability of the condenser in the ORC system is better than that of the evaporator under different operating conditions. Highlights 1. The characteristics of the heat exchangers based on ORC system are investigated.2. The distribution of heat transfer area in each stage of evaporation is analyzed.3. The stability of the condenser is better than that of evaporator in experiments.4. The performance of the system is optimal under suitable operating conditions.

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Section: Influence Of Working Fluid Mass Flow Ratementioning

confidence: 98%

Experimental investigation on the characteristics of heat exchangers based on organic Rankine cycle system under different operating conditions

Meng

Lian

et al. 2021

Int J Energy Res

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“…A distribuição de irreversibilidades entre os vários componentes do ORC apresentou semelhança para todos os Ćuidos de trabalho selecionados: o evaporador contribui com maior perda de exergia, a turbina e o condensador contribuem com perda de exergia semelhante e a bomba contribui com perda insigniĄcante de exergia. Peng et al (2017) investigaram 10 Ćuidos de trabalho com baixo ODP e GWP para uma fonte de calor latente de média temperatura. Os resultados mostraram que o cicloexano apresentou a maior eĄciência térmica entre os Ćuidos investigados, enquanto o pentano foi o Ćuido que apresentou maior trabalho líquido.…”

Section: Ciclo De Rankine Orgânicounclassified

Análise do desempenho termodinâmico de um sistema de trigeração com diferentes configurações aplicado a um hospital de médio porte

Matos¹

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Os sistemas de trigeração são conhecidos por produzirem potência, utilidades quente e fria a partir de uma mesma fonte de energia. Um sistema convencional de trigeração é constituído por um ciclo de Brayton, seguido por um gerador de vapor de recuperação de calor (HRSG) e um sistema de refrigeração por absorção (SRA). Essa integração térmica aumenta a eĄciência global do sistema e permite diminuir tanto o consumo global de combustíveis quanto a emissão de gases de efeito estufa. Os sistemas de trigeração podem ser aplicados em quaisquer empreendimentos no qual exista a demanda simultânea de potência, aquecimento e resfriamento. O presente trabalho teve como objetivo realizar uma análise paramétrica do desempenho termodinâmico de um sistema de trigeração com quatro conĄgurações aplicado a um hospital de médio porte com as demandas de energia baseadas no Hospital das Clínicas da Unicamp. Esses sistemas diferenciam-se entre si pela localização de um segundo ciclo de potência (ciclo de Rankine orgânico, ORC) e pela estação do ano (primavera/verão e outono/inverno). Os Ćuidos orgânicos selecionados foram pentano, para quando o ORC era posicionado depois do SRA; e R141b, quando era posicionado antes. O equipamento principal escolhido para o sistema de trigeração foram microturbinas devido a possibilidade de uma ser desativada durante o outono/inverno e o par refrigerante/absorvente escolhido do SRA foi amônia/água. Os sistemas foram simulados no software Aspen Hysys v.10 tendo como base de cálculo 7 microturbinas capazes de gerar 200 kW cada nas condições ISO 3977-2 (e 196,4 kW a 25 ◇ C) e a refrigeração de Ćuido secundário a 6 ◇ C com carga térmica Ąxa de 200 kW na primavera/verão e 150 kW no outono/inverno. A análise paramétrica no SRA deĄniu os parâmetros de operação estudados desse ciclo e o COP obtido foi de 0,655. A adição de um segundo ciclo de potência permitiu a produção de potência utilizando o Ćuido pentano em 189,2 kW (primavera/verão) e 192,9 kW (outono/inverno); e utilizando o Ćuido R141b em 269,20 kW (primavera/verão) e 237,1 kW (outono/inverno). A vazão mássica desse último Ćuido foi cerca de 60% maior. A análise energética apresentou um fator de utilização de energia 0,473 enquanto que a eĄciência exergética nessas condições foi 0,382. A análise exergética também mostrou que a posição do ORC no ciclo interfere consideravelmente na destruição de exergia. Foi realizada também uma análise econômica preliminar dos sistemas que resultou num tempo de retorno de capital de 2,2 anos, tornando o sistema bastante atrativo para análises mais aprofundadas dos sistemas propostos.

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Coupling effect of evaporation and condensation processes of organic Rankine cycle for geothermal power generation improvement

Yang

Meng

2019

J. Cent. South Univ.

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Thermodynamic optimization and fluid selection of organic Rankine cycle driven by a latent heat source

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Experimental investigation on the characteristics of heat exchangers based on organic Rankine cycle system under different operating conditions

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Análise do desempenho termodinâmico de um sistema de trigeração com diferentes configurações aplicado a um hospital de médio porte

Coupling effect of evaporation and condensation processes of organic Rankine cycle for geothermal power generation improvement

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