Другие журналы
научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана
НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ
Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408
Органический цикл Ренкина и его применение в альтернативной энергетике
# 02, февраль 2014
DOI: 10.7463/0214.0699165
Файл статьи:
Belov_P.pdf
(685.86Кб)
Belov_P.pdf
(685.86Кб)
| УДК 62-68 | Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана |
 |
Значительную часть потребляемой в мире энергии составляет тепловая энергия, которая получается за счет сжигания углеводородных топлив и в результате контролируемого протекания ядерных реакций. При этом достаточно большая часть тепловой энергии используется крайне неэффективно, зачастую просто рассеивается в окружающей среде. Рост цен на энергоносители вынуждает использовать низкопотенциальную энергию, которая в огромных количествах выбрасывается в окружающую среду. Для утилизации низкопотенциальной энергии часто применяется цикл Ренкина с альтернативными рабочими телами. Соответствующий цикл получил название органический цикл Ренкина (ОЦР). В качестве рабочего тела в ОЦР используются вещество, которое имеет более низкую, чем у воды, температуру кипения, что позволяет утилизировать низкопотенциальную энергию.
Проведенный обзор литературы показывает, что направление энергетики, связанное с утилизацией остаточного тепла (тепловых отходов) и использованием альтернативных источников энергии, в последнее время интенсивно развивается. Однако публикации на эту тему на русском языке практически отсутствуют. Цель настоящей статьи - анализ современных источников информации (в основном, зарубежных), в которых рассматриваются различные аспекты органического цикла Ренкина и возможности его применения в альтернативной энергетике. Большое внимание уделено вопросам выбора рабочего тела ОЦР. Перечислены основные требования к рабочему телу. Рассмотрены вопросы моделирования ОЦР.
Показано, что применение органического цикла Ренкина позволяет использовать низкопотенциальную тепловую энергию выхлопных газов, геотермальных источников, других тепловых потоков с относительно невысокой температурой. Объединение ОЦР с ДВС дает возможность повысить эффективность использования энергии топлива и сократить количество токсичных примесей в выхлопных газах. Отмечено существенное влияние свойств рабочего тела на его характеристики ОЦР.
Список литературы
| Velez F., Segovia J.J., Martin M.C., Antolin G., Chejne F., Quijano A. A technical, economical and market review of organic Rankine cycles for the conversion of low-grade heat for power generation. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2012, vol. 16, no. 6, pp. 4175- 4189. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2012.03.022 | ||||
| Quoilin S., Van Den Broekb M., Declayea S., Dewallefa P., Lemorta V. Techno-economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2013, vol. 22, pp.168-186. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2013.01.028 | ||||
| Yanchoshek L., Kunts P. [Organic Rankine Cycle: application in cogeneration power plant]. Turbiny i dizeli -Turbines & Diesels, 2012, no. 2, pp. 50-53. | ||||
| Tchanche B.F., Lambrinos Gr., Frangoudakis A., Papadakis G. Low-grade heat conversion into power using organic Rankine cycles – A review of various applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011, vol.15, iss. 8, pp. 3963-3979. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2011.07.024 | ||||
| Chen H., Goswami D.Y., Stefanakos E.K. A review of thermodynamic cycles and working fluids for the conversion of low-grade heat. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010, vol. 14, pp. 3059- 3067. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2010.07.006 | ||||
| Li J., Pei G., Li Y., Wang D., Ji J. Energetic and exergetic investigation of an organic Rankine cycle at different heat source temperatures. Energy, 2012, vol. 38, no. 1, pp. 85-95. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2011.12.032 | ||||
| Kang S.H. Design and experimental study of ORC (organic Rankine cycle) and radial turbine using R245fa working fluid. Energy, 2012, vol. 41, pp.514-524. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2012.02.035 | ||||
| Fernandez-Garcia A., Zarza E., Valenzuela L., Pérez M. Parabolic-trough solar collectors and their applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010, vol.14, pp.1695-1721. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2010.03.012 | ||||
| Delgado-Torres A.M., Garcia-Rodriguez L. Analysis and optimization of the low-temperature solar organic Rankine cycle (ORC). Energy Conversion and Management, 2010, vol. 51, pp. 2846-2856. http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2010.06.022 | ||||
| Rentizelas A., Karellas S., Kakaras E., Tatsiopoulos I. Comparative techno-economic analysis of ORC and gasification for bioenergy applications. Energy Conversion and Management, 2009, vol. 50, no. 3, pp. 674-681. http://dx.doi.org/10.1016/j.enconman.2008.10.008 | ||||
| Kuftov A.F., Kuz'mina Yu.S. [Prospects for Using Solid Fuel from Biomass]. Nauka i obrazovanie MGTU im. N.E. Baumana - Science and Education of the Bauman MSTU, 2011, no. 8. Available at: http://technomag.bmstu.ru/doc/216747.html, accessed 01.01.2014. | ||||
| Ogurechnikov L.A. [Geothermal resources in power engineering]. Al'ternativnaya energetika i ekologiya - Alternative Energy and Ecology, 2005, no. 11, pp. 58-66. | ||||
| DiPippo R. Second Law assessment of binary plants generating power from low-temperature geothermal fluids. Geothermics, 2004, vol. 33, pp. 565-586. http://dx.doi.org/10.1016/j.geothermics.2003.10.003 | ||||
| Kanoglu M., Bolatturk A. Performance and parametric investigation of a binary geothermal power plant by exergy. Renewable Energy, 2008, vol. 33, pp. 2366-2374. http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2008.01.017 | ||||
| Yari M. Exergetic analysis of various types of geothermal power plants. Renewable Energy, 2010, vol. 35, pp.112-121. http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2009.07.023 | ||||
| Shengjun Z., Huaixin W., Tao G. Performance comparison and parametric optimization of subcritical Organic Rankine Cycle (ORC) and transcritical power cycle system for low-temperature geothermal power generation. Applied Energy, 2011, vol. 88, pp. 2740-2754. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.02.034 | ||||
| Madlool N.A., Saidur R., Hossain M.S., Rahim N.A. A critical review on energy use and savings in the cement industries. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011, vol. 15, pp. 2042-2060. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2011.01.005 | ||||
| Yu G., Shu G., Tian H., Wei H., Liu L. Simulation and thermodynamic analysis of a bottoming Organic Rankine Cycle (ORC) of diesel engine (DE). Energy, 2013, vol. 51, pp. 281-290. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2012.10.054 | ||||
| Bombarda P., Invernizzi C.M., Pietra C. Heat recovery from Diesel engines: A thermodynamic comparison between Kalina and ORC cycles. Applied Thermal Engineering, 2010, vol. 30, pp. 212-219. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2009.08.006 | ||||
| Srinivasan K.K, Mago P.J., Krishnan S.R. Analysis of exhaust waste heat recovery from a dual fuel low temperature combustion engine using an Organic Rankine Cycle. Energy, 2010, vol. 35, pp. 2387-2399. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2010.02.018 | ||||
| Sprouse C., Depcik C. Review of organic Rankine cycles for internal combustion engine exhaust waste heat recovery. Applied Thermal Engineering, 2013, vol. 51, pp. 711-722. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2012.10.017 | ||||
| Invernizzi C., Iora P., Silva P. Bottoming micro-Rankine cycles for micro-gas turbines. Applied Thermal Engineering, 2007, vol. 27, pp.100-110. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2006.05.003 | ||||
| Chacartegui R. et al. Alternative ORC bottoming cycles for combined cycle power plants. Applied Energy, 2009, vol. 86, pp. 2162-2170. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2009.02.016 | ||||
| Saleh B., Koglbauer G., Wendland M., Fischer J. Working fluids for low-temperature organic Rankine cycles. Energy, 2007, vol. 32, pp. 1210-1221. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2006.07.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2006.07.001 | ||||
| Drescher U., Brüggemann D. Fluid selection for the Organic Rankine Cycle (ORC) in biomass power and heat plants. Applied Thermal Engineering, 2007, vol. 27, pp. 223-228. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2006.04.024 | ||||
| Tchanche B.F., Papadakis G., Lambrinos G., Frangoudakis A. Fluid selection for a low-temperature solar organic Rankine cycle. Applied Thermal Engineerin, 2009, vol. 29, no. 11-12, pp. 2468-2476. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2008.12.025 | ||||
| Mikielewicz D., Mikielewicz J. A thermodynamic criterion for selection of working fluid for subcritical and supercritical domestic micro CHP. Applied Thermal Engineering, 2010, vol. 30, pp. 2357-2362. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2010.05.035 | ||||
| Lakew A.A., Bolland O. Working fluids for low-temperature heat source. Applied Thermal Engineering, 2010, vol. 30, pp. 1262-1268. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2010.02.009 | ||||
| Stijepovic M.Z., Linke P., Papadopoulos A.I., Grujic A.S. On the role of working fluid properties in Organic Rankine Cycle performance. Applied Thermal Engineering, 2012, vol. 36, pp. 406-413. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2011.10.057 | ||||
| Wang Z.Q., Zhou N.J., Guo J., Wang X.Y. Fluid selection and parametric optimization of organic Rankine cycle using low temperature waste heat. Energy, 2012, vol. 40, iss. 1, pp. 107-115. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2012.02.022 | ||||
| Roy J.P., Mishra M.K., Misra A. Performance analysis of an Organic Rankine Cycle with superheating under different heat source temperature conditions. Applied Energy, 2011, vol. 88, pp. 2995-3004. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.02.042 | ||||
| Papadopoulos A.I., Stijepovic M.Z., Linke P. On the systematic design and selection of optimal working fluids for Organic Rankine Cycles. Applied Thermal Engineering, 2010, vol. 30, pp. 760-769. http://dx.doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2009.12.006 | ||||
| Gao H., Liu C., He C., Xu X., Wu S., Li Y. Performance Analysis and Working Fluid Selection of a Supercritical Organic Rankine Cycle for Low Grade Waste Heat Recovery. Energies,2012, vol. 5, pp. 3233-3247. http://dx.doi.org/10.3390/en5093233 | ||||
| Colonna P., Rebay S., Harinck J., Guardone A. Real-gas effects in ORC turbine flow Simulations: influence of thermodynamic models on flow fields and performance parameters. Proc. of European Conference on Computational Fluid Dynamics, ECCOMAS CFD. Egmond aan Zee, NL, 2006, pp. 1-18. | ||||
| Van der Stelt T.P., Nannan N.R., Colonna P. The iPRSV equation of state. Fluid Phase Equilibria, 2012, vol. 330, pp. 24-35. http://dx.doi.org/10.1016/j.fluid.2012.06.007 | ||||
| Span R., Wagner W. Equations of State for Technical Applications. I. Simultaneously Optimized Functional Forms for Nonpolar and Polar Fluids. International Journal of Thermophysics, 2003, vol. 24, no.1, pp. 1-39. http://dx.doi.org/10.1023/A:1022390430888 | ||||
| Quoilin S., Aumann R., Grill A., Schuster A., Lemort V., Spliethoff H. Dynamic modeling and optimal control strategy of waste heat recovery Organic Rankine Cycles. Applied Energy, 2011, vol. 88, pp. 2183-2190. http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.01.015 | ||||
| Ho T., Mao S.S., Greif R. Comparison of the Organic Flash Cycle (OFC) to other advanced vapor cycles for intermediate and high temperature waste heat reclamation and solar thermal energy. Energy, 2012, vol. 42, pp. 213-223. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2012.03.067 | ||||
| Ho T., Mao S.S., Greif R. Increased power production through enhancements to the Organic Flash Cycle (OFC). Energy, 2012, vol. 45, pp. 686-695. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2012.07.023 | ||||
Публикации с ключевыми словами: органический цикл Ренкина, альтернативная энегетика
Публикации со словами: органический цикл Ренкина, альтернативная энегетика
Смотри также:
Тематические рубрики:
Поделиться:
| Авторы |
| Пресс-релизы |
| Библиотека |
| Конференции |
| Выставки |
| О проекте |
| Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00) |
|
 |
|||
| © 2003-2024 «Наука и образование» Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00) | |||||
