Цикл Ренкина с низкопотенциальным источником теплоты

Цикл Ренкина с низкопотенциальным источником теплоты

недорекуперация в теплообменниках — величина постоянная и не

зависит от режима работы;

гидросопротивления в теплообменниках и трубопроводах не учиты-

ваются;

нет переохлаждения жидкости перед насосом;

нет теплообмена с окружающей средой.

В результате расчета были определены следующие параметры: давле-

ние в испарителе и конденсаторе, перепады энтальпии при изоэнтропных

процессах сжатия и расширения рабочего тела.

Внутренний действительный КПД

действ

э подв

N Q

 

, где

—

электрическая мощность, снимаемая с клемм генератора, Вт;

подв

— ко-

личество теплоты, подводимое к испарителю, Вт.

Расход рабочего тела кг/с,

подв подв

G Q h





разность энтальпий в

испарителе

подв 1 4

h h h

  

Изоэнтропный перепад энтальпии в детандере

дет 1 2

h h h

  

в насо-

се



нас

3 4

h h h

  

Выбор рабочего тела.

Использование теплоты для получения механи-

ческой работы целесообразно при температуре кипения рабочего тела выше

100 °С (рис. 2). Такая температура достаточна для организации цикла Рен-

кина, но при этом крайне проблематично использование в качестве рабоче-

го тела воды вследствие того, что температура кипения воды при атмо-

сферном давлении равна 100 °С. Соответственно температура кипения в

контуре должна быть ниже, для чего необходимо создать разрежение, а это

технологически трудноосуществимо. В свою очередь, низкое давление в

цикле приводит к увеличению размеров трубопроводов и к снижению ко-

эффициента теплоотдачи. В связи с этим для указанных условий целесооб-

разно использовать вещества, температура кипения которых при атмосфер-

ном давлении ниже, чем воды. К таким веществам относятся хладоны R-11,

R-113, R-123 и углеводороды бензин, пентан, изопентан и т.д. Цикл Ренки-

на, в котором в качестве рабочего тела используются хладоны или углево-

дороды, получил название «органический цикл Ренкина» (organic Rankine

cycle — ORC).

Рис. 2.

Изменение теоретиче-

ского (

) и действительного (

)

КПД цикла Ренкина в зависи-

мости от температуры кипения

(рабочее тело R245fa, темпера-

тура конденсации 50 °С, пере-

грева в испарителе 3 °С, КПД

насоса и детандера 0,6