Сравнение одноступенчатых и каскадных систем органического цикла Ренкина с учетом влияния степени объёмного расширения на эффективность детандера = White M. T., Read M. G., Sayma A. I. Comparison between single and cascaded organic Rankine cycle systems a

Аннотация

По сравнению с одноступенчатыми системами органического цикла Ренкина (ORC) каскадные системы ORC, в которых объединены высокотемпературный и низкотемпературный циклы, могут иметь преимущества, с точки зрения реализации процесса конденсации при условиях разряжения и повышения эффективности детандера, поскольку процесс расширения распределен между двумя ступенями. Кроме того, снижение степени объемного расширения позволяет использовать объемные детандеры, такие как двухроторные винтовые, которые, в свою очередь, могут обеспечить двухфазное расширение в одном или обоих циклах. Целью данной работы является сравнение одноступенчатых и каскадных систем ORC с учетом влияния соотношения степени объемного расширения детандера на его мощность. Для исследования этого вопроса разработаны термодинамические модели одноступенчатых и каскадных систем ORC, включающие модели расширителей с переменным КПД как для радиальных турбин, так и для винтовых детандеров, позволяющие оценить влияние степени объемного расширения на адиабатный КПД детандера.
Используя эту модель, сравниваются три различных сценария для различных температур тепловых источников, а именно: (i) одноступенчатые системы ORC с расширением пара, полученные с помощью турбодетандера; (ii) одноступенчатые системы ORC,     работающие с винтовым детандером, с возможностью двухфазного расширения; и (iii) каскадные циклы с паровым или двухфазным расширением. Результаты этого сравнения используются для того, чтобы определить возможности прикладного использования каскадных систем ORC, которые могут обеспечить большую эффективность.