Search results for: UKŁAD ORC
-
Projekt kotła rusztowego na biomasę dla układu ORC 100 kW
PublicationCelem pracy było stworzenie projektu kotła rusztowego na biomasę współpracującego z układem Organic Rancine Cycle (ang. ORC) o mocy 100 kW. Ze względu na niską sprawność turbozespołu w tym układzie, celem uzyskania 100 kW mocy elektrycznej, należy dostarczyć czynnikowi chłodzącemu 600kW mocy cieplnej. W niniejszej pracy przedstawiono układ kotłowy składający się z komory spalania, komory wymiennikowej, ekonomizera oraz podgrzewacza...
-
Gazowy kocioł kogeneracyjny – badania prototypu
PublicationW artykule zaprezentowano wyniki badań prototypowej parowej mikrosiłowni ORC zintegrowanej z kotłem gazowym. Jest to pierwsze w Polsce tego typu urządzenie w skali „domowej”, uhonorowane złotym medalem na targach Technicon Innowacje 2014. Pozwala realizować kogeneracyjną produkcję ciepła i energii elektrycznej w aspekcie pokrycia potrzeb indywidualnego gospodarstwa domowego. Domowy kocioł gazowy doposażony w układ realizujący obieg...
-
Porównanie właściwości dynamicznych wirnika mikroturbiny łożyskowanego ślizgowo i tocznie
PublicationW artykule omówiono wyniki badań symulacyjnych małogabarytowegowirnika mikroturbiny osiowej łożyskowanego ślizgowo oraz tocznie.Obiektem badań był układ wirujący mikroturbiny zaprojektowanej dlapowstającej w IMP PAN w Gdańsku mikrosiłowni kogeneracyjnej małejmocy, pracującej w obiegu ORC. Prezentowane badania zostały wykonaneprzy wykorzystaniu własnych programów serii MESWIR oraz programówkomercyjnych: MADYN 2000 i ABAQUS. W artykule...
-
Porównanie właściwości dynamicznych wirnika mikroturbiny łożyskowanego ślizgowo i tocznie
PublicationW artykule omówiono wyniki badań symulacyjnych małogabarytowegowirnika mikroturbiny osiowej łożyskowanego ślizgowo oraz tocznie.Obiektem badań był układ wirujący mikroturbiny zaprojektowanej dlapowstającej w IMP PAN w Gdańsku mikrosiłowni kogeneracyjnej małejmocy, pracującej w obiegu ORC. Prezentowane badania zostały wykonaneprzy wykorzystaniu własnych programów serii MESWIR oraz programówkomercyjnych: MADYN 2000 i ABAQUS. W artykule...
-
Czynniki robocze stosowane w układach ORC
PublicationW poniższej publikacji przedstawiono podstawy termodynamiczne oraz kryteria doboru czynników roboczych dla układu ORC. Następnie określono wymagania stawiane tym czynnikom, ich systematykę, a także wskaźniki ekologiczne i bezpieczeństwa. Na końcu opisano podział czynników ze względu na linię nasycenia oraz najczęściej stosowane czynniki w układach ORC, jak również korzyści ze stosowania czynników organicznych
-
Working fluid selection for Organic Rankine Cycle applied to heat recovery systems
PublicationPrzedstawiono algorytm obliczeń sprawności systemu ORC na bazie dużej liczby cieczy organicznych.
-
Wstępna koncepcja doboru czynnika roboczego obiegu ORC dla określonych źródeł ciepła odpadowego
PublicationW procesach technologicznych ciepło odpadowe stanowi nie zawsze do końca rozwiązany problem. Zagospodarowanie tego ciepła, szczególnie w przemyśle rafineryjnym i petrochemicznym, napotyka na wiele problemów, związanych z niską egzergią, znacznym rozproszeniem, dużym zróżnicowaniem parametrów i opłacalnością potencjalnej modernizacji. Jedną z obiecujących tutaj technologii utylizacji tego ciepła jest zastosowanie układu ORC. Przeprowadzono...
-
Experiences from operation of various expansion devices in small scale ORC
PublicationThe main aim of this paper was to present various expansion devices for an application in the small scale ORC system. The investigations were carried out in two parallel directions. One direction was to design and construct a device dedicated to the analyzed ORC system. The second direction was to adapt existing expansion devices for the needs of the analyzed ORC system. Four various devices were described and presented together...
-
Utilisation of waste heat from the power plant by use of the ORC aided with bleed steam and extra source of heat
PublicationUtilization of waste heat recovered from the exhaust gases of the power generation unit by means of ORC (organic Rankine cycles) installation is considered. The waste heat is available in the form of a stream of hot water having temperature of 90 stC in the amount of 200 MWt. To increase evaporation temperaturę of ORC working fluid the heat of steam from the extraction points from the low-pressure part of steam turbine is used....
-
Assessment, optimisation and working fluid comparison of organic rankine cycle combined with negative CO2 gas power plant system
PublicationThis study aims to investigate the application of the Organic Rankine Cycle (ORC) as an alternative to low-pressure expansion in the negative CO2 power plant (nCO2PP). The reason for this study is that a detailed analysis of nCO2PP indicates a certain amount of waste heat present in the exhaust gas from the high-to-intermediate pressure gas turbine. Some of this energy can be used by the application of the expansion in a low-pressure...
-
Zwiększenie sprawności procesów technologicznych poprzez wykorzystanie ciepła odpadowego w układach ORC i trigeneracyjnych.
PublicationNiniejsza praca wychodzi naprzeciw rynkowym oczekiwaniom zwiększenia efektywności energetycznej procesów technologicznych zachodzących w zakładach przemysłowych dzięki odpowiedniemu zagospodarowaniu zasobów energii odpadowej. Jako elementy poprawy, możliwe do zastosowania w istniejących instalacjach, wskazano układy ORC oraz systemy trigeneracyjne.
-
Management of low-temperature heat source by ORC aided by additional heat source
PublicationThe presented work is aimed at utilisation of waste heat in the manner to produce electricity in ORC installation. Therefore the precondition of the study was to use the waste heat available in the form of a stream of hot water at 90°C. Such low enthalpy heat source is rather insufficient to produce a good quality vapour to feed the ORC turbine. That was the incentive to search for the ways of increasing the temperature of the...
-
WSPÓŁPRACA BLOKU GAZOWO-PAROWEGO Z OBIEGIEM ORC = Combinded power plant in cooperation with ORC
PublicationIn the paper presented is the idea of a combined gas and steam power plant cooperation with a low temperature organic Rankine cycle ORC unit. Considerations presented in the paper are accomplished for the Gorzów CHP. The intention of present analysis is heat recovery of low temperature energy and its further use in ORC cycle in order to produce electricity, without increase in fuel consumption. Waste energy is recovered from the...
-
Increase of power and efficiency of the 900 MW supercritical power plant through incorporation of the ORC
PublicationThe objective of the paper is to analyse thermodynamical and operational parameters of the supercritical power plant with reference conditions as well as following the introduction of the hybrid system incorporating ORC. In ORC the upper heat source is a stream of hot water from the system of heat recovery having temperature of 90 °C, which is additionally aided by heat from the bleeds of the steam turbine. Thermodynamical analysis...
-
Współpraca bloku gazowo-parowego z obiegiem ORC
PublicationW pracy opisano oryginalną koncepcję współpracy bloku gazowo-parowego istniejącej elektrociepłowni z niskotemperaturowym organicznym obiegiem Rankine’a (ORC). Celem zaproponowanego rozwiązania jest odzysk niskotemperaturowej energii odpadowej spalin i dalszego wykorzystania jej w obiegu ORC do wytworzenia energii elektrycznej. Energia odpadowa odzyskiwana jest ze spalin opuszczających komin zimny, a wykorzystywana jest do podgrzania...
-
Experimental Investigation of the ORC System Elements of a Home Cogenerative Micro Power Plant
PublicationW pracy przedstawiono wyniki badań obiegu ORC z prototypową pompą czerpakową czynnika roboczego HFE 7100 i elektrycznym przepływowym podgrzewaczem oleju termalnego w układzie ORC bez regeneracji. Z analizy wyników badań wynika, że w obiegu ORC bez regeneracji z zaworem rozprężnym (symulującym pracę mikroturbiny) osiągnięto przegrzanie par czynnika niskowrzącego HFE 7100. Uzyskano powtarzalność wyników badań wykonanych serii pomiarowych...
-
Analiza możliwości odzyskiwania ciepła odpadowego w przemyśle rafineryjnym z wykorzystaniem układów ORC
PublicationJednym z najważniejszych zagadnień współczesnej techniki jest poszukiwanie nowych możliwości pozyskiwania energii elektrycznej poprzez zagospodarowanie dotychczas niewykorzystanych lub bezużytecznie marnowanych jej źródeł. Jest to niezwykle ważna kwestia zarówno z ekonomicznego, technologicznego, jak i środowiskowego punktu widzenia. Jednym z przykładów nowoczesnych rozwiązań w tej dziedzinie może być zastosowanie układu opartego...
-
Analiza egzergetyczna bloku gazowo parowego współpracującego z obiegiem ORC
PublicationW pracy przedstawiono sposób przeprowadzania bilansu egzergetycznego dla obiegu Clausiusa – Rankina. Następnie przy pomocy programu EES współpracującego z bazą REFPROP 9.0 (Reference Fluid Thermodynamic and Transport Properties Database) [6] wykonany został bilans egzergetyczny dla układu kaskadowego siłowni CCGT – ORC, w którym blok gazowo – parowy współpracuje z obiegiem ORC. Obliczenia wykonano w oparciu o rzeczywiste parametry...
-
Analytical method for calculation of heat source temperature drop for the Organic Rankine Cycle application
PublicationIn the paper presented are considerations on the cooperation of the limited capacity heat source with the Organic Rankine Cycle unit. Usually the heat source providing thermal energy to the Organic Rankine Cycle (ORC) may have twofold characteristics. It can be in the form of a single phase fluid, i.e. as hot exhaust gas or hot liquid, or in some cases it may be available as a phase changing fluid, as for example, technological...
-
Selected aspects of performance of organic Rankine cycles incorporated into bioenergy with carbon capture and storage using gasification of sewage sludge
PublicationThe study aims to investigate the application of the Organic Rankine Cycle (ORC) in the bioenergy with carbon capture and storage (BECCS) using gasification of sewage sludge. The tool used in the investigation is the Aspen Plus software with REFPROP property methods for calculating fluid properties. The reason for this study is that a detailed analysis of the proposed BECCS process flow diagram indicates that a certain amount of...
-
Współpraca bloku gazowo parowego z obiegiem ORC
PublicationW pracy rozważa się możliwość wykorzystania bloku gazowo - parowego z turbiną parową oraz układem ORC w elektrociepłowni celem poprawy jej sprawności ogólnej. W zamierzeniu strumień ciepła odbierany ze spalin wylotowych turbiny gazowej będzie przekazywany w wymienniku ciepła typu gaz - ciecz do siłowni parowej.Jest to rozwiązanie standardowe wykorzystywane w nowoczesnych instalacjach energetycznych. Następnie obieg ORC z etanolem...
-
Combined operation of 900MW power plant with the ORC through the bleed steam extraction point and CO2 recovery system
PublicationThe work presented here is aimed at utylisation of waste heat in the reference supercritical power plant in the manner to produce electricity in ORC installation. The waste heat is available in the form of a stream of hot water at 90 C, recovered from the exhaust gases in the amount of 200MW. Such low enthalpy heat source is rather insufficient to produce a good quality vapour to feed the ORC turbine. Therefore an original approach...
-
Organic Rankine as bottoming cycle to a combined Brayton and Clausius-Rankine cycle
PublicationThis paper presents an enhanced approach, as it will be considered here that the ORC installation could be extra-heated with the bleed steam, a concept presented by the authors. In such way the efficiency of the bottoming cycle can be increased and an amount of electricity generated increases. A thermodynamic analysis and a comparative study of the cycle efficiency for a simplified steam cycle cooperating with ORC cycle will be...
-
Gas boiler as a heat source for the domestic micro-CHP
PublicationIn the presented analysis a commercially available domestic gas boiler as a heat source for domestic ORC is considered. The applicability of the gas boiler (De Dietrich with thermal power 25 kW) coupled with the laboratory prototype micro ORC setup has experimentally studied. The main aim of the study is to determine the working fluid temperature, attainable heat rates and efficiencies of the whole system. Preliminary investigations...
-
Application of Organic Rankine Cycle as bottoming cycle to conventional heat and power plant
PublicationW pracy rozważono możliwość zastosowania układu ORC w skojarzeniu z ciepłownią lub elektrociepłownią celem podniesienia stopnia wykorzystania jednostki CHP podczas eksploatacji w skali roku. Połączenie układu ORC z zawodową jednostką CHP może wpłynąć na wzrost rocznej produkcji energii elektrycznej i jednoczsne zmniejszenie fluktuacji podczas pracy bloku energetycznego. Z jednej strony następuje konwersja energii cieplnej na elektryczną...
-
Cooperation of ORC installation with a gas boiler as a perspective co-generation system for households
PublicationThis paper reports tests of an innovative micro-CHP unit prototype, consisting of a traditional gas boiler and organic Rankine cycle (ORC), which incorporates original system components such as an axial vapour microturbine, evaporator and condenser. The system co-generates heat and electricity for a single household or a group of households. Electricity is only a by-product during production of heat. While testing the prototype,...
-
Experimental investigation of domestic gas boiler fitted with ORC module
PublicationIn the paper the prototype of innovative domestic cogenerative ORC system, consisting of a conventional gas boiler and a small size axial vapour microturbines (in-house designed for ORC and the commercially available for Rankine cycle (RC)), evaporator and condenser were scrutinised. In the course of study the fluid working temperatures, rates of heat, electricity generation and efficiency of the whole system were obtained. The...
-
Analiza pracy bloku nadkrytycznego 900MWe współpracującego z obiegiem ORC
PublicationW pracy przedstawiono analizę termodynamiczną bloku nadkrytycznego o mocy 900MWe wspópracującego z obiegiem ORC. Wykonano symulacje numeryczne pracy siłowni dla warunków nominalnych określając jej moc i sprawność elektryczną. Przeanalizowano jej pracę także dla przypadku, gdy siłownia współpracuje z obiegiem ORC dogrzewanym ciepłem pary upustowej.
-
High-efficiency mini and micro heat exchangers for dispersed power generation
PublicationTaking into account the dispersed systems technologies and their development, the ORC systems seem to be promising technology amongst various micro-CHP domestic units (electrical power production below 10 kWe), however practical realization of the ORC cycle in a micro-scale is technically challenging. The system consists in devices such as the vapour generation unit (boiler), expansion device and heat exchangers. Each of them should...
-
Analiza możliwości współpracy elektrowni o mocy 900 MW z układem odzysku ciepła zasilającym ORC
PublicationW pracy przeanalizowano kwestie związane z wykorzystaniem ciepła odpadowego z bloku energetycznego elektrowni o parametrach nadkrytycznych o mocy 900MW. Zagadnieniem nad którym skupiono uwagę jest pełne wykorzystanie potencjału ciepła odpadowego ze spalin, w postaci strumienia ciepła gorącej wody o mocy 200MW i temperaturze 90oC. Ciepło to wykorzystane jest do grzania układu ORC. Temperatura nośnika ciepła jest niewystarczająca,...
-
Sprężarka chłodnicza jako maszyna ekspansyjna w obiegu ORC mikrosiłowni
PublicationW pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych przeprowadzonych na stanowisku realizującym obieg ORC, wyposażonym w ekspander wykonany na bazie spiralnej sprężarki chłodniczej. Otrzymane wyniki porównano z wynikami badań Quoilina, dostępnymi w literaturze przedmiotu. Ponadto w artykule zawarto opis laboratoryjnego stanowiska mikrosiłowni ORC oraz procesu adaptacji sprężarki chłodniczej.
-
Alternative cogeneration thermodynamic cycles for domestic ORC
PublicationThe Organic Flash Cycle (OFC) is suggested as a vapor power cycle that could potentially improve the efficiency of utilization of the heat source. Low and medium temperature finite thermal sources are considered in the cycle. Additionally the OFC’s aim is to reduce temperature difference during heat addition. The study examines 2 different fluids. Comparisons are drawn between the OFC and an optimized basic Organic Rankine Cycle...
-
A commercial gas boiler fitted with the ORC module as perspective solution for households
PublicationIn this paper the applicability of the commercial gas boiler (De Dietrich DTG X23N) coupled with the laboratory prototype micro ORC setup was experimentally studied. The main objective was to determine the working fluid capability to obtain required temperatures of vapour prior to the turbine, attainable heat rates and efficiencies of the whole system. The boiler thermal power was 25 kW. Tests were carried out with a single stage...
-
Utilisation of bleed steam heat to increase the upper heat source temperature in low-temperature ORC
PublicationW pracy przedstawiono możliwość dogrzewu obiegu ORC za pomocą pary upustowej.
-
Experimental investigation of domestic micro-CHP based on the gas boiler fitted with ORC module
PublicationThe results of investigations conducted on the prototype of vapour driven micro-CHP unit integrated with a gas boiler are presented. The system enables cogeneration of heat and electric energy to cover the energy demand of household. The idea of such system is to produce electricity for own demand or for selling it to the electric grid – in such situation the system user will became the prosumer. A typical commercial gas boiler,...
-
Impact of rotor geometry optimization on the off-design ORC turbine performance
PublicationThe paper describes the method of CFD based Nelder-Mead optimization of a 10 kW single-stage axial turbine operating in an ORC system working on R7100. The total-to-static isentropic efficiency is defined as an objective function. Multi-point linear regression is carried out to determine the significance of the objective function arguments and to pick up the set of particular variables and characteristic quantities (e.g. flow angles)...
-
Comparative study of operation of condensing and traditional boilers equipped with the ORC module for electricity generation
PublicationCondensing technology applied to boilers is to make full use of thermal energy contained in the fuel. That means that additionaly the heat from condensation of exhaust gases can be used for the purposes of heating the domestic hot water and to cover the demand for central heating. The study analyzed the operation of the "traditional" boiler equipped with the ORC module as the similar arrangement but with the condensing boiler....
-
Szacowanie sprawności politropowej turbiny obiegu ORC oraz jej wpływu na straty egzergii w turbinie
PublicationW pracy przedstawiono metodę szacowania sprawności politropowej turbiny obiegu ORC w oparciu o założoną sprawność izentropową. Obliczenia wykonane zostały dla czterech rodzajów płynów roboczych (toluenu, R245fa, MM oraz MDM). Następnie w oparciu o uzyskane wyniki przeprowadzono bilans egzergii dla turbiny, co pozwoliło wykazać różnice strat egzergii w tym elemencie układu ORC w uzależnieniu od jego sprawności.
-
Managment of low grade waste heat from the supercritical power plant using the ORC cycle aided by bleed steam
PublicationW pracy przedstawiono oryginalną koncepcję dogrzewu obiegu ORC za pomocą pary upustowej z nadkrytycznego bloku energetycznego.
-
Gazowa mikrosiłownia domowa z modułem ORC - doświadczenia z badania prototypu
PublicationArtykuł zawiera rozważania nad ideą wykorzystania obiegu parowego ORC (Organic Rankine Cycle) do skojarzonej produkcji ciepła i energii elektrycznej dla pokrycia potrzeb indywidualnego odbiorcy. Dokonano w nim podsumowania dotychczasowych prac prowadzonych przez Autorów, które zaowocowały budową demonstracyjno-badawczego stanowiska mikro-CHP z technologią ORC w skali „domowej”, współpracującą z komercyjnym kotłem gazowym. W publikacji...
-
Mikrosiłownia domowa jako źródło energii cieplnej i elektrycznej
PublicationObiektem rozważań podejmowanych w ramach pracy jest kocioł gazowy sprzężony z laboratoryjnym modułem mikro-ORC. W badaniach zasto-sowano komercyjny kocioł, przeznaczony do użytkowania w gospodar-stwach domowych. Jest to kocioł gazowy firmy De Dietrich (DTG X23N) o mocy cieplnej 25 kW. Przy wyborze kotła jako źródła ciepła kierowano się jak największą popularnością pod kątem mocy grzewczej całej jednostki ORC w gospodarstwach domowych....
-
Operation of the 900 MW power plant with the ORC supplied from three heat sources
PublicationThe chapter is aimed at utilisation of waste heat in the reference supercritical power plant in the manner to produce electricity in ORC installation. The waste heat is available in the form of a stream of hot water at 90°C, recovered from the exhaust gases in the amount of 200MW. Such low enthalpy heat source is rather insufficient to produce a good quality vapour to feed the ORC turbine. Therefore an original approach to increase...
-
Adapting the pinch point analysis to improve the ORC design process
PublicationPinch point analysis can be adapted so as to assist in the early stages of designing the ORC systems. Typically used in determining the working parameters of heat exchangers, it can be employed to improve the heat fitting between the source of heat and the working fluids of the ORC system. To attain the parametric match, an algorithm was built enabling quick estimation of the possible heat reception by the specific working fluid....
-
Analysis of Organic Rankine Cycle efficiency and vapor generator heat transfer surface in function of the reduced pressure
PublicationIn the paper presented is analysis of the influence of reduced pressure on efficiency and heat transfer area of vapor generator of Organic Rankine Cycle (ORC) in case of subcritical and supercritical parameters of operation. Compared are two cases of subcritical and supercritical ORC featuring a similar arrangement of heat source supply and heat removal, that is featuring the same temperatures of working fluid before the turbine,...
-
Theoretical Organic Rankine Cycle efficiency depending on different thermodynamic work variables.
PublicationOne of promising technologies of utilizing low- temperature waste heat is through ORC (Organic Rankine Cycle) system implementation. A primary objective in designing in-stallations based on such systems is to maximize the installation's work efficiency. On the other hand, ecological factors are commonly considered a natural barrier in introducing new, often very expensive technologies. Ecological effect of a potential modernization...
-
Gas boiler as a heat source for the domestic micro-CHP
PublicationThis analysis considers a commercially available domestic gas boiler as a heat source for a domestic organic Rankine cycle system. An experimental study was made into the applicability of the gas boiler (De Dietrich with thermal power 25 kW) coupled with the laboratory prototype micro ORC setup. The main aim of the study is to determine the working fluid temperature, attainable heat rates and effciencies of the whole system. Preliminary...
-
Optimal boiling temperature for ORC installation
PublicationW pracy przedstawiono oryinalne kryterium wyznaczania optymalnej temperatury odparowania czynnika w obiegu ORC w postaci równań analitycznych. Pokazano przykład obliczeniowy na bazie R134a, wody i etanolu.
-
Poprawa sprawności układów ORC i systemów trigeneracyjnych poprzez zastosowanie różnych termodynamicznych wariantów ich działania
PublicationNadrzędnym celem w procesie projektowania instalacji opartej o układy ORC (Organic Rankine Cycle) i systemy trigeneracyjne jest uzyskanie możliwie najwyższej sprawności lub maksymalnej mocy układu. Jednak naturalną barierą wdrażania nowych, często kosztownych, technologii są przesłanki natury ekonomicznej. Niedoceniany również bywa w takich przypadkach efekt ekologiczny ewentualnej modernizacji. Niniejsza praca przedstawia systemowe...
-
Organic Rankine cycle as bottoming cycle to a combined Brayton and Clausius - Rankine cycle
PublicationA preliminary evaluation has been made of a possibility of bottoming of a conventional Brayton cycle cooperating with the CHP power plant with the organic Rankine cycle installation. Such solution contributes to the possibility of annual operation of that power plant, except of operation only in periods when there is a demand for the heat. Additional benefit would be the fact that an optimized backpressure steam cycle has the advantage...
-
Thermal-hydraulic issues of flow boiling and condensation in organic Rankine cycle heat exchangers
PublicationW pracy przedstawiono szereg zagadnień cieplno-przepływowych podczas wrzenia i kondensacji w przepływie w wymiennikach ciepła obiegu ORC. Uwzględniono przemiany fazowe. Analizowano zagadnienia stabilności pracy wymienników oraz ich dynamikę
-
Technologia ORC sposobem zagospodarowania energii odpadowej w ciepłowni
PublicationArtykuł podejmujący tematykę skojarzonej produkcji energii cieplnej i elektrycznej, pozyskiwanych w oparciu o siłownię ORC. Przedstawiono w nim koncepcję zagospodarowania energii odpadowej w ciepłowni w postaci odzysku ciepła spalin z kotła wodnego do wytwarzania energii elektrycznej za pomocą kogeneracji w technologii ORC. Analizę termodynamiczną proponowanego rozwiązania wykonano dla dwóch płynów roboczych: etanolu i czynnika...
-
Minikanałowy płaszczowo-rurowy wymiennik ciepła
PublicationArtykuł dokumentuje kolejny etap prac poświęconych zagadnieniom skojarzonej produkcji energii cieplnej i elektrycznej za pomocą mikrosiłowni ORC, czyli produkcji dla pokrycia potrzeb indywidualnego odbiorcy. Jednym z głównych problemów w konstrukcji takiego urządzenia jest wysokosprawny wymiennik ciepła, stanowiący integralną część obiegu parowego ORC. Wymiennik ten winien charakteryzować się wysoką wydajnością cieplną osiąganą...
-
Management of low-temperature heat source by ORC aided by additional heat source
PublicationIn the paper presented is a concept to utilize waste heat from the power plant with the aid of the low-temperature ORC cycle. The ORC system is heated from two heat sources, the first one being the flow rate of waste heat obtained from the exhaust gases. Subsequently, the working fluid in the cycle is additionally heated by the condensing steam from the low pressure turbine extraction points increasing in such way the level of...
-
Domestic ORC micro-CHP combined with a commercial gas boiler
PublicationThe chapter presents the results of experimental studies conducted during the launch of the first in Poland demonstration prototype of the micro ORC coupled to a domestic gas boiler. The accomplished studies indicated the possibility for the ORC module to work with such boiler (autonomous source of heat) with a prototype single-stage axial micro turbine as the expansion machine. Confirmation of that fact has been delineated in...
-
Experimental investigations of commercial gas boiler as a heat source for the domestic micro-CHP
PublicationW pracy przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych na prototypowym stanowisku mikrosiłowni domowej ORC z kotłem gazowym jako źródłem ciepła. Wykazano, iż jest możliwa adaptacja komercyjnego kotła gazowego dla potrzeb kogeneracji w skali mikro.
-
Comparative study of operation of condensing and traditional boilers equipped with ORC module for electricity generation
PublicationThe study analyzed the operation of the "traditional" boiler equipped with the ORC module as the similar arrangement but with the condensing boiler. In the case of a conventional boiler there is noted a greater fuel consumption and the greater power generated than in the case of the unit with the condensing boiler. Postulated is the indicator in the form of a ratio of turbine power to the mass flow rate of fuel, which in turn gives...
-
Multi-objective optimization of the ORC axial turbine for a waste heat recovery system working in two modes: cogeneration and condensation
PublicationDue to the demand of the district heating network and electric power grid ORC turbines can operate in the condensation and cogeneration modes. This approach requires the design of an expander which is characterized by high efficiency in each mode of operation. The paper is devoted to a multi-objective efficiency optimization of a one stage axial ORC turbine working on MM (Hexamethyldisiloxane). An Implicit Filtering algorithm (IF)...
-
Possibilities of Increasing the Overall Efficiency of Gas-steam CHP Microplant
PublicationThe paper presents ways to increase the efficiency of a gas-steam micro power plant by modifying the cycle combination. The modification consists in partial release of the fluid downstream of the gas turbine and using it for ORC fluid overheating and evaporation. Advantages of this solution over the simplest gas and steam cycles’ combination are demonstrated.
-
Systematic and Selection Criteria for ORC System Working Fluid Used for a Determined Amount of Excessive Energy
PublicationPoprawa sprawności energetycznej procesów technologicznych stanowi obecnie - obok ograniczenia emisji gazów cieplarnianych i wykorzystania alternatywnych źródeł do produkcji energii - najważniejszy element idei zrównoważonego rozwoju. Niniejsza praca wychodzi naprzeciw rynkowym oczekiwaniom. wskazując możliwości wpisania się w ten trend. W procesach technologicznych ciepło odpadowe stanowi nie zawsze do końca rozwiązany problem....
-
A thermodynamic criterion for selection of working fluid for subcritical and supercritical domestic micro CHP
PublicationW pracy przedstawiono kryterium termodynamiczne doboru czynnika roboczego dla mikrosiłowni pracującej w warunkach podkrytycznych i nadkrytycznych. Przeanalizowano 20 płynów możliwych do wykorzystania w mikrosiłowni ORC. Z analizy wynika, że najlepszym płynem roboczym jest etanol, R123 oraz R141b.
-
Experimental investigation of Organic Rankine Cycles for domestic micro CHP
PublicationW artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych obiegu ORC wyposażonego w ekspander typu scroll (I etap badań) oraz ekspander utworzony na bazie turbinki pneumatycznej (II etap badań). Raportowane badania przeprowadzono na laboratoryjnym stanowisku realizującym obieg ''domowej'' mikrosiłowni parowej.
-
Thermal performance of a prototype plate heat exchanger with minichannels under boiling conditions
PublicationTo solve the problem and to meet the requirements of customers in the field of high heat fluxes transfer in compact units, a new design of plate heat exchanger with minichannels (minichannels PHE) was proposed. The aim was to construct a compact heat exchanger of high effectiveness for the purpose of household cogeneration ORC system. In this paper the experimental analysis of an assembled prototype of such compact heat exchanger...
-
Design analysis of ORC micro-turbines making use of thermal energy of oceans
PublicationThe article presents the results of the analysis of energy conversion cycles making use of thermal energy of oceans. The objects of analysis were two cases of closed Organic Rankine Cycle (ORC) power plants, which were: the cycle in which the vapour of the working medium was produced by warm oceanic water in the circum-equatorial zone, and the so-called “arctic” cycle in which this vapour was produced by non-frozen water in the circumpolar...
-
Wpływ wariantów termodynamicznych układów ORC i systemów trigeneracyjnych na poprawę ich sprawności
PublicationNiniejsza praca przedstawia systemowe podejście do problemu uzyskania optymalnej sprawności układów ORC (Organic Ranking Cycle), przy uwzględnieniu jako kryterium zarówno sprawności termodynamicznej, ekologicznego wpływu czynnika termodynamicznego na środowisko oraz kryteriów doboru rodzaju czynnika z punktu widzenia jego oceny i temperaturowych warunków pracy.
-
Recuperator with microjet technology as a proposal for heat recovery from low-temperature sources
PublicationA tendency to increase the importance of so called dispersed generation, based on the local energy sources and the working systems utilizing both the fossil fuels and the renewable energy resources is observed nowadays. Generation of electricity on industrial or domestic scale together with production of heat can be obtained for example through employment of the ORC systems. It is mentioned in the EU directive 2012/27/EU for cogenerative...
-
NEW TRENDS IN DEVELOPMENT OF ORC'S FOR MICROPOWER GENERATION
PublicationIn the paper, new trends in development of micropower generation of heat and electricity are presented. New type of CHP for domestic usage is developed in the Institute of Fluid-Flow Machinery PAS and methods of its design are presented. The most promising trends in equipment of ORC cycle for this purpose were discussed. Main attention was focused on micro-heat exchangers design based on micro-channels and micro-jets. In our opinion...
-
Analysis of the selection of low temperature medium for a turbine power plant using ocean thermal energy (OTEC)
PublicationThe paper presents the results and conclusions of numerical calculations modelled in the EES program of a closed OTEC cycle. The following mediums were analysed: ammonia, R32, R41, R404a, R407c, R410a, R423a, R500, R502, R507a and R114, R152a, R234fa, R600, R1234yf, R1234ze. Analogous assumptions were adopted as in the ORC cycle with heat regeneration for dry refrigerants without regeneration for wet refrigerants. Each of them...
-
Analysis of the selection of low-temperature medium for a turbine power plant using ocean thermal energy (OTEC)
PublicationThe paper presents the results and conclusions of numerical calculations modelled in the EES program of a closed OTEC cycle. The following mediums were analysed: ammonia, R32, R41, R404a, R407c, R410a, R423a, R500, R502, R507a and R114, R152a, R234fa, R600, R1234yf, R1234ze. Analogous assumptions were adopted as in the ORC cycle with heat regeneration for dry refrigerants without regeneration for wet refrigerants. Each of them...
-
INFLUENCE OF NANOPARTICLE CONCENTRATION ON THERMAL PROPERTIES OF THERMAL OIL-MWCNT NANOFLUID
PublicationThis paper deals with measurements of dynamic viscosity, thermal conductivity, electrical conductivity and pH of thermal oil-MWCNT (TO-MWCNT) nanofluid. Nanoparticles were tested at the concentration of 0.001%, 0.005%, 0.01%, 0.05%, and 0,1% by weight. Ultrasonic vibration was used in order to stabilize the dispersion of the nanoparticles. Thermal oil (TO) was selected as a base liquid, because of possible application in ORC systems...
-
Subcritical Thermodynamic Cycles with Organic Medium and Isothermal Expansion
PublicationThe efffciencies of the Organic Rankine Cycle (ORC) are not very high and only very seldom do they exceed 20%. The increase and optimization of initial parameters and certain modifications of the thermodynamic cycle make it possible to overcome these drawbacks. A new modified cycle has been described and analyzed in detail in the paper. Similarly to the Ericsson cycle for gas turbines, isothermal expansion in the turbine is suggested...
-
Automatyzacja procesu obliczeń efektywności różnych termodynamicznych wariantów pracy układów ORC
PublicationArtykuł poświęcony jest opisowi możliwości automatyzacji podstawowych obliczeń w procesie projektowania instalacji na bazie układów ORC. Już na etapie początkowym projektu niezbędne jest prawidłowe oszacowanie możliwości związanych z parametrami źródła dostępnej energii oraz dokonanie wyboru odpowiednich wariantów pracy układów. Każdorazowe wykonywanie schematycznego procesu obliczeń w stosunku do każdego spośród dużej ilości potencjalnych,...
-
Determination of heat transfer coefficient in evaporator of the organic Rankine cycle using the Wilson method.
PublicationW pracy zastosowano metodę Wilsona do wyznaczania współczynnika przejmowania ciepła. Przedmiotem rozważań jest płytowy wymiennik ciepła pracujący jako parownik w laboratoryjnym stanowisku realizującym obieg ORC. Wykorzystana metoda jest metodą wydajną w przypadku wymienników ciepła o złożonej geometrii i dużej liczbie kanałów, dla których pomiar temperatury ścianki jest niemożliwy, a przez to określenie współczynników przejmowania...
-
Influence of nanoparticle concentration on thermal properties of thermal oil-MWCNT nanofluid
PublicationResults of the measurements of dynamic viscosity, thermal conductivity, electrical conductivity and pH of thermal oil-MWCNT (TO-MWCNT) nanofluid have been presented. Nanoparticles were tested at the concentration of 0.001%, 0.005%, 0.01%, 0.05%, and 0,1% by weight. Thermal oil (TO) was selected as a base liquid, because of possible application in ORC systems as an intermediate heating agent. Multi-walled carbon nanotubes were used...
-
Mikrosiłownia domowa jako źródło energii cieplnej i elektrycznej
PublicationNa Forum Energetyków zaprezentowano pierwsze w Polsce stanowisko parowej mikrosiłowni domowej ORC z kotłem gazowym jako samodzielnym źródłem ciepła. W przeprowadzonych badaniach eksperymentalnych wykazano możliwość kogeneracyjnej produkcji energii cieplnej i elektrycznej w aspekcie częściowego pokrycia potrzeb gospodarstwa domowego. Domowy kocioł gazowy doposażony w moduł parowy z alkoholem etylowym jako czynnikiem roboczym zasługuje...
-
Konwersja średnio- i niskotemperaturowego ciepła odpadowego w energię elektryczną w instalacjach przemysłowych
PublicationZagospodarowanie powstającego w wyniku realizacji procesów technologicznych ciepła odpadowego, zwłaszcza w przemyśle rafineryjnym i petrochemicznym, napotyka na wiele problemów, związanych z jego: niską egzergią, znacznym rozproszeniem, dużym zróżnicowaniem parametrów i opłacalnością potencjalnej modernizacji zakładu. Tematem pracy jest próba systemowego podejścia do rozwiązania tego problemu. Punktem wyjścia rozważań było dokonanie...
-
Organic Supercritical Thermodynamic Cycles with Isothermal Turbine
PublicationOrganic Rankine cycles (ORC) are quite popular, but the overall efficiencies of these plants are rather very low. Numerous studies have been conducted in many scientific centers and research centers to improve the efficiency of such cycles. The research concerns both the modification of the cycle and the increase in the parameters of the medium at the inlet to the turbine. However, the efficiency of even these modified cycles rarely...
-
Experiences from operation of different expansion devices for application in domestic micro CHP
PublicationW pracy opisano doświadczenia zdobyte podczas badań trzech różnych urządzeń ekspansyjnych, możliwych do zaimplementowania w mikrosiłowni CHP. Przebadano ekspander wykonany na bazie sprężarki spiralnej oraz dwojakiego rodzaju silniki pneumatyczne. Wykazano "wyższość" maszyn pneumatycznych nad ekspanderem typu scroll, uzyskując sprawności wewnętrzne w zakresie 61-82%. Dodatkowo, mniejsza objętość i masa urządzeń pneumatycznych stanowi...
-
A multistage turbine for a micro power plant
PublicationThis paper presents results of a design analysis of a multi-stage turbine for the cogeneration micro-power plant working in accordance with Organic Rankine Cycle (ORC). The heat power of the plant is assumed equal to 20 kW and the corresponding available electric output is estimated to be of about 3 kW. Different variants of the radial and axial-flow turbines have been considered, while the detailed results of the calculations...
-
The dynamic performance analysis of the Micro-turbine's rotor supparted on slide and roling element bearings
PublicationThis article presents the results of investigations of dynamic characteristics of a small-dimension rotor with slide and rolling element bearings. The object of investigations was the rotor-bearing system designed for the ORC based low-power steam micro-turbine. The investigations were performed using MESWIR series programs, as well as commercial FEA software ABAQUS and MADYN 2000. The results of modal analysis of the micro-rotor...
-
Measurement of temperature-dependent viscosity and thermal conductivity of alumina and titania thermal oil nanofluids
PublicationThe results of simultaneous measurements of dynamic viscosity, thermal conductivity, electrical conductivity and pH of two nanofluids, i.e. thermal oil/Al2O3 and thermal oil/TiO2 are presented. Thermal oil was selected as a base liquid because of possible application in ORC systems as an intermediate heating agent. Nanoparticles were tested at the concentration of 0.1%, 1% and 5% by weight within temperature range from 20°C to...
-
Analysing selection of low-temperature medium for cogeneration micro power plant
PublicationThe article analyses the ORC system working with dry and wet low-boiling media which are most frequently used in installations of this type. Two types of cycles were examined, which were the cycle with heat regeneration for dry media: fc72, hfe7100, R227ea, R245fa, R423a and R600a, and the cycle without heat regeneration for wet media: R11, R12, R134a, R718 and 507a. The calculations were performed for the assumed required thermal...
-
Analysing selection of low-temperature medium for cogeneration micro power plant
PublicationThe article analyses the ORC system working with dry and wet low-boiling media which are most frequently used in installations of this type. Two types of cycles were examined, which were the cycle with heat regeneration for dry media: fc72, hfe7100, R227ea, R245fa, R423a and R600a, and the cycle without heat regeneration for wet media: R11, R12, R134a, R718 and 507a. The calculations were performed for the assumed required thermal...
-
Analiza obiegów kombinowanych gazowo-parowych na czynniki niskotemperaturowe
PublicationW pracy wykonano analizę obiegów kombinowanych parowo-gazowych z kotłem utylizacyjnym bez dopalania bazujących w układzie parowym na czynnikach niskotemperaturowych. Analizowano obiegi z czynnikami najczęściej stosowanymi w układach ORC (ang. Organic Rankine Cycle) oraz z czynnikami planowanymi do zastosowania w przyszłości. Wyniki porównano z klasycznym układem kombinowanym z kotłem utylizacyjnym gazowo-parowym, w którym czynnikiem...
-
Comparative study of selected fluids for use in supercritical Organic Ranking Cycles
PublicationIn view of increasing interest in improving energy efficiency of energy conversion devices, there is an increasing requirement of combined production of heat and electricity as well as demand for increased implementation of renewable energy resources. The micro cogenerative units utilizing the Organic Rankine Cycle are focusing the attention of many research centres around the world. In the present paper calculations of ORC cycles...
-
MEASUREMENT OF TEMPERATURE-DEPENDENT VISCOSITY AND THERMAL CONDUCTIVITY OF ALUMINA AND TITANIA THERMAL OIL NANOFLUIDS
PublicationIn this study results of simultaneous measurements of dynamic viscosity, thermal conductivity, electrical conductivity and pH of two nanofluids, i.e. thermal oil/Al2O3 and thermal oil/TiO2 are presented. Thermal oil is selected as a base liquid because of possible application in ORC systems as an intermediate heating agent. Nanoparticles were tested at the concentration of 0.1%, 1% and 5% by weight within temperature range from...
-
Modelowanie i analiza hydrodynamicznych łożysk foliowych
Publicationstreszczenie: w artykule omówiono zagadnienia związane z modelowaniem i analizą symulacyjną łożysk foliowych. badane łożyska zostały zaprojektowane do pracy w mikroturbinach energetycznych będących kluczowym elementem mikrosiłowni kogeneracyjnych orc. w kolejnych częściach pracy omówiono warunki pracy łożysk foliowych, opracowanie modelu numerycznego oraz analizę łożysk w zakresie obciążeń statycznych i dynamicznych. przedstawiono...
-
Modelowanie i analiza hydrodynamicznych łożysk foliowych
Publicationstreszczenie: w artykule omówiono zagadnienia związane z modelowaniem i analizą symulacyjną łożysk foliowych. badane łożyska zostały zaprojektowane do pracy w mikroturbinach energetycznych będących kluczowym elementem mikrosiłowni kogeneracyjnych orc. w kolejnych częściach pracy omówiono warunki pracy łożysk foliowych, opracowanie modelu numerycznego oraz analizę łożysk w zakresie obciążeń statycznych i dynamicznych. przedstawiono...
-
Analiza wyboru czynnika niskotemperaturowego do siłowni Kogeneracji
PublicationW niniejszej pracy analizie numerycznej poddano obieg ORC, działający z wykorzystaniem grupy czynników niskowrzących suchych oraz mokrych. Rozważono dwie konfiguracje układu. Obieg z regeneracją ciepła dla czynników suchych: fc72, hfe7100, R134a, R227ea, R245fa, R423a, R600a oraz obieg bez regeneracji ciepła dla czynników mokrych R11, R12, R134a, R718. Obliczenia dokonane zostały przy założeniu wymaganej mocy cieplnej Q=50 kW,...
-
DESIGN AND THEORETICAL ANALYSIS OF A PROTOTYPE TILTING-PAD RADIAL BEARING WITH ADJUSTABLE CLEARANCE
PublicationThe article introduces a design and analysis results of a prototype ORC (organic Rankine cycle) turbo generator rotor assembly of 300kW power, supported by tilting-pad bearings of original design. The calculations were performed for a prototype turbo generator rotor. The shaft of this machine is supported with two radial bearings, lubricated with an unusual lubricant – a low-boiling-point agent. The main objective of the presented...
-
Analiza doboru korzystnego czynnika niskowrzącego do mikrosiłowni kogeneracyjnej
PublicationArtykuł 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....
-
Zagospodarowanie ciepła odpadowego z biogazowych agregatów kogeneracyjnych w oczyszczalni ścieków = Waste heat utilisation from cogeneration set in sewage plant
PublicationW pracy opisano koncepcję współpracy biogazowych modułów kogeneracyjnych z niskotemperaturowym obiegiem parowym. Proponowana modernizacja pozwoliłaby na wykorzystanie entalpii fizycznej spalin, tym samym zwiększając sprawność urządzeń wytwarzających ciepło i energię elektryczną. Tego typu rozwiązanie umożliwiłoby częściowe pokrycie zapotrzebowania własnego na energię elektryczną, generując oszczędności w przedsiębiorstwie. W artykule...
-
Zagospodarowanie ciepła odpadowego z biogazowych agregatów kogeneracyjnych w oczyszczalni ścieków
PublicationW pracy opisano koncepcję współpracy biogazowych modułów kogeneracyjnych z niskotemperaturowym obiegiem parowym. Proponowana modernizacja pozwoliłaby na wykorzystanie entalpii fizycznej spalin, tym samym zwiększając sprawność urządzeń wytwarzających ciepło i energię elektryczną. Tego typu rozwiązanie umożliwiłoby częściowe pokrycie zapotrzebowania własnego na energię elektryczną, generując oszczędności w przedsiębiorstwie. W artykule...
-
Nowoczesne metody termochemicznej konwersji biomasy w paliwa gazowe, ciekłe i stałe = Modern methods of thermochemical biomass conversion into gas, liquid and solid fuels
PublicationBiomass utilization through direct- or co-combustion with coal, based on coal, hydrogen and oxygen compounds chemical energy conversion into heat in boilers, is simultaneously the cheapest and - according to experts - economically least effective solution. In case of heat and electricity production in cogeneration process in biomass fueled heat and power stations (wood, straw, energetic plants, RDF etc), investment costs are little...
-
Współpraca węglowej ciepłowni miejskiej z obiegiem ORC
PublicationW artykule przedstawiono rozważania nad koncepcją modernizacji ciepłowni węglowej w wybranym Miejskim Przedsiębiorstwie Energetyki Cieplnej (MPEC). Koncepcja ta ma na celu współprodukcję energii cieplnej oraz elektrycznej przy wykorzystaniu entalpii fizycznej spalin z kotła WR-10. Tego typu rozwiązanie pozwoliłoby na częściowe pokrycie zapotrzebowania własnego na energię elektryczną, generując oszczędności w przedsiębiorstwie i...
-
Design and distribution of air nozzles in the biomass boiler assembly
PublicationDue to energy crisis as well as increasing pollution of the environment, renewable energy sources usage increases all over the world. These facts encouraged authors to start research over developing a uniform biomass boiler calculation model. This paper presents a design of biomass boiler assembly created for ORC (Organic Rankine Cycle) unit since these systems could achieve strong position in energy industry....
-
Recuperator with microjet technology as a proposal for heat recovery from low-temperature sources
PublicationA tendency to increase the importance of so called dispersed generation, based on the local energy sources and the working systems uti- lizing both the fossil fuels and the renewable energy resources is observed nowadays. Generation of electricity on industrial or domestic scale together with production of heat can be obtained for example through employment of the ORC systems. It is mentioned in the EU directive 2012/27/EU for...
-
Looking for a minimum exergy destruction in hierarchical cycle
PublicationThe paper presents results of energy analysis, complemented with an exergy balance, of hierarchical thermodynamic cycle. Proposed cycle is a binary vapour cycle based on a model of real supercritical steam power plant. Energy analysis is used to preliminary optimization of the cycle and the exergy losses analysis is proposed to perform optimization of heat transfer processes, which are essential for hierarchical cycles. Proposed...
-
Criteria for selection of working fluid in low-temperature ORC
PublicationThe economics of an ORC system is strictly linked to thermodynamic properties of the working fluid. A bad choice of working fluid could lead to a less efficient and expensive plant/generation unit. Some selection criteria have been put forward by various authors, incorporating thermodynamic properties, provided in literature but these do not have a general character. In the paper a simple analysis has been carried out which resulted...
-
THE THERMODYNAMIC ANALYSIS OF THE SZEWALSKI HIERARCHIC VAPOUR CYCLE COOPERATED WITH THE SYSTEM OF HEAT RECOVERY
PublicationIn this paper, thermodynamic analysis of the Szewalski hierarchic vapour cycle cooperated with the system of heat recovery from exhaust gases are presented. According to that purpose, the CFM (Computation Flow Mechanics [1,3]) approach has correctly been used. The whole system consists of the first traditional steam cycle, the second organic Rankine cycle (ORC) and system of heat recovery with use of water with temperature 90...
-
Design analysis of combined gas-vapour micro power plant with 30 kW air turbine
PublicationThe article presents basic results of the design analysis of a combined gas-vapour micro power plant with a waste-heat boiler without exhaust reheat, working in the vapour section in the Organic Rankine Cycle (ORC) system. The analysis concerned working media most frequently used in those types of power plants and planned to be used in future. The object of the analysis was a micro power plant with a 30 kW gas (air) turbine for...