Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa đồng thời nhiều tham số trong hệ thống chu trình Rankine hữu cơ siêu tới hạn để thu hồi nhiệt thải cấp thấp
Tóm tắt
Nghiên cứu này nhằm cải thiện hiệu suất nhiệt - kinh tế của chu trình Rankine hữu cơ (ORC) siêu tới hạn. Theo đó, một đánh giá kinh tế và tối ưu hóa đa tham số đồng thời trên hệ thống ORC siêu tới hạn để thu hồi nhiệt thải cấp thấp từ khí thải đã được thực hiện, sử dụng chi phí sản xuất điện (EPC) làm chỉ số đánh giá. Kết quả cho thấy rằng nhiệt độ bay hơi và ngưng tụ tối ưu chủ yếu bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ đầu vào của khí thải và chất lỏng làm mát, tương ứng. Nhiệt độ tới hạn cao của các chất lỏng làm việc chỉ ra hiệu suất nhiệt-kinh tế cao của hệ thống ORC cho 19 loại chất lỏng làm việc đã chọn. Hơn nữa, sự khác biệt nhiệt độ điểm gắp tối ưu của bộ bay hơi giảm và của bộ ngưng tụ tăng với sự biến đổi trong nhiệt độ tới hạn của các chất lỏng làm việc, nhưng nhiệt độ ngưng tụ tối ưu không thay đổi. Dựa trên một số lượng lớn dữ liệu tính toán, các mối quan hệ giữa chu trình tối ưu và các tham số vận hành bên ngoài của hệ thống ORC siêu tới hạn đã được đề xuất. Những mối quan hệ này có thể hướng dẫn thiết kế kỹ thuật của hệ thống ORC siêu tới hạn.
Từ khóa
#chu trình Rankine hữu cơ #tối ưu hóa đa tham số #thu hồi nhiệt #hiệu suất nhiệt-kinh tế #khí thảiTài liệu tham khảo
X. W. Gong, X. Q. Wang, Y. R. Li and C. M. Wu, Thermodynamic performance analysis of a coupled transcritical and subcritical organic Rankine cycle system for waste heat recovery, Journal of Mechanical Science and Technology, 29 (2015) 3017–3029.
S. Y. Wu, C. Li, L. Xiao, Y. R. Li and C. Liu, The role of outlet temperature of flue gas in organic Rankine cycle considering low temperature corrosion, Journal of Mechanical Science and Technology, 28 (2014) 5213–5219.
B. T. Liu, K. H. Chien and C. C. Wang, Effect of working fluids on organic Rankine cycle for waste heat recovery, Energy, 29 (2004) 1207–1217.
D. H. Wei, X. S. Lu, Z. Lu and J. M. Gu, Performance analysis and optimization of organic Rankine cycle (ORC) for waste heat recovery, Energy Conversion and Management, 48 (2007)1113–1119.
E. H. Wang, H. G. Zhang, B. Y. Fan and Y. T. Wu, Optimized performances comparison of organic Rankine cycles for low grade waste heat recovery, Journal of Mechanical Science and Technology, 26 (2012) 2301–2312.
K. Rahbar, S. Mahmoud, R. K. Al-Dadah, N. Moazami and S. A. Mirhadizadeh, Review of organic Rankine cycle for small-scale applications, Energy Conversion and Management, 134 (2017) 135–155.
S. Quoilin, M. Van den Broek, S. Declaye, P. Dewallef and V. Lemort, Techno-economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 22 (2013) 168–186.
F. Velez, J. J. Segovia, M. C. Martin, G. Antonlin, F. Chejne and A. Quijano, A technical, economical and market review of organic Rankine cycles for the conversion of low-grade heat for power generation, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 16 (2012) 4175–4189.
L. Xiao, S. Y. Wu and C. Li, The critical external heat source conditions for subcritical ORC system based on thermo-economics, Journal of Mechanical Science and Technology, 30 (2016) 3853–3860.
S. Quoilin, S. Declaye, B. F. Tchanche and V. Lemort, Thermo-economic optimization of waste heat recovery organic Rankine cycles, Applied Thermal Engineering, 31 (2011) 2885–2893.
Y. R. Li, M. T. Du, C. M. Wu, S. Y. Wu, C. Liu and J. L. Xu, Economical evaluation and optimization of subcritical organic Rankine cycle based on temperature matching analysis, Energy, 68 (2014) 238–247.
S. J. Zhang, H. X. Wang and T. Guo, Performance comparison and parametric optimization of subcritical organic Rankine cycle (ORC) and transcritical power cycle system for low-temperature geothermal power generation, Applied Energy, 88 (2011) 2740–2754.
T. C. Hung, T. Y. Shai and S. K. Wang, A review of organic rankine cycles (ORCs) for the recovery of low-grade waste heat, Energy, 22 (1997) 661–667.
O. Badr, S. D. Probert and P. W. Ocallaghan, Selecting a working fluid for a Rankine-cycle engine, Applied Energy, 21 (1985) 1–42.
V. Maizza and A. Maizza, Unconventional working fluids in organic Rankine-cycles for waste energy recovery systems, Applied Thermal Engineering, 21 (2001) 381–390.
C. He, Performance of organic Rankine cycle (ORC) driven by low-grade heat source, Ph.D. Dissertation, China: Chongqing University (2013).
C. J. Butcher and B. V. Reddy, Second law analysis of a waste heat recovery based power generation system, International Journal of Heat and Mass Transfer, 50 (2007) 2355–2363.
A. A. Lakew and O. Bolland, Working fluids for low-temperature heat source, Applied Thermal Engineering, 30 (2010) 1262–1268.
R. Dipippo, Second law assessment of binary plants generating power from low-temperature geothermal fluids, Geothermics, 33 (2004) 565–586.
E. H. Wang, Z. B. Yu and F. J. Zhang, Investigation on efficiency improvement of a Kalina cycle by sliding condensation pressure method, Energy Conversion and Management, 151 (2017) 123–135.
L. Xiao, S. Y. Wu, T. T. Yi, C. Liu and Y. R. Li, Multiobjective optimization of evaporation and condensation temperatures for subcritical organic Rankine cycle, Energy, 83 (2015) 723–733.
M. Sadeghi, A. Nemati, A. Ghavimi and M. Yari, Thermodynamic analysis and multi-objective optimization of various ORC (organic Rankine cycle) configurations using zeotropic mixtures, Energy, 109 (2016) 791–802.
H. S. Yu, J. Eason, L. T. Biegler and X. Feng, Simultaneous heat integration and techno-economic optimization of organic Rankine cycle (ORC) for multiple waste heat stream recovery, Energy, 119 (2017) 322–333.
M. Imran, B. S. Park, H. J. Kim, D. H. Lee, M. Usman and M. Heo, Thermo-economic optimization of Regenerative organic Rankine cycle for waste heat recovery applications, Energy Conversion and Management, 87 (2014) 107–118.
M. H. Yang and R. H. Yeh, Thermodynamic and economic performances optimization of an organic Rankine cycle system utilizing exhaust gas of a large marine diesel engine, Applied Energy, 149 (2015) 1–12.
V. L. Le, M. Feidt, A. Kheiri and S. Pelloux-Prayer, Performance optimization of low-temperature power generation by supercritical ORCs (organic Rankine cycles) using low GWP (global warming potential) working fluids, Energy, 67 (2014) 513–526.
V. L. Le, A. Kheiri, M. Feidt and S. Pelloux-Prayer, Thermodynamic and economic optimizations of a waste heat to power plant driven by a subcritical ORC (organic Rankine cycle) using pure or zeotropic working fluid, Energy, 78 (2014) 622–638.
Y. R. Li, J. N. Wang and M. T. Du, Influence of coupled pinch point temperature difference and evaporation temperature on performance of organic Rankine cycle, Energy, 42 (2012) 503–509.
Y. R. Li, J. N. Wang, M. T. Du, S. Y. Wu, C. Liu and J. L. Xu, Effect of pinch point temperature difference on costeffective performance of organic Rankine cycle, International Journal of Energy Research, 37 (2013) 1952–1962.
T. Guo, H. X. Wang and S. J. Zhang, Fluids and parameters optimization for a novel cogeneration system driven by low-temperature geothermal sources, Energy, 36 (2011) 2639–2649.
E. Cayer, N. Galanis and H. Nesreddine, Parametric study and optimization of a transcritical power cycle using a low temperature source, Applied Energy, 87 (2010) 1349–1357.
A. S. Dalkilic, S. Laohalertdecha and S. Wongwises, Experimental investigation of heat transfer coefficient of R134a during condensation in vertical downward flow at high mass flux in a smooth tube, International Communications in Heat and Mass Transfer, 36 (2009) 1036–1043.
D. Jung, K. H. Song, Y. Cho and S. J. Kim, Flow condensation heat transfer coefficients of pure refrigerants, International Journal of Refrigeration, 26 (2003) 4–11.
A. B. Little and S. Garimella, Comparative assessment of alternative cycles for waste heat recovery and upgrade, Energy, 36 (2011) 4492–4504.