Θερμοδυναμική ανάλυση ηλιακού κύκλου ORC και επιλογή βέλτιστου ψυκτικού μέσου

Πολίτη, Χρύσα; Politi, Chrysa

dc.contributor.author	Πολίτη, Χρύσα	el
dc.contributor.author	Politi, Chrysa	en
dc.date.accessioned	2018-07-25T09:29:12Z
dc.date.available	2018-07-25T09:29:12Z
dc.date.issued	2018-07-25
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47413
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15588
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	SORC	en
dc.subject	Θερμοδυναμική	el
dc.subject	Ηλιακός κύκλος	el
dc.subject	ORC	en
dc.subject	Ψυκτικά μέσα	el
dc.title	Θερμοδυναμική ανάλυση ηλιακού κύκλου ORC και επιλογή βέλτιστου ψυκτικού μέσου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Θερμοδυναμική	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/818b3f4597347b0748b1c62b91d4188d897dbb07
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-07-09
heal.abstract	Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η θερμοδυναμική ανάλυση ενός ηλιακού κύκλου ORC και η επιλογή βέλτιστου ψυκτικού μέσου. Συγκεκριμένα, γίνεται θερμοδυναμική μοντελοποίηση και προσομοίωση ενός ηλιακού οργανικού κύκλου Rankine (ORC), ο οποίος αποτελείται από έναν επίπεδο ηλιακό συλλέκτη, που χρησιμοποιείται ως ατμοποιητής, ένα περιστροφικό πτερυγιοφόρο εκτονωτή, έναν υδρόψυκτο συμπυκνωτή και μία αντλία. Οι προσομοιώσεις διεξάγονται υπό σταθερή θερμοκρασία/ πίεση συμπύκνωσης και διάφορους λόγους πίεσης κύκλου (PR) για πέντε οργανικά ρευστά συμπεριλαμβανομένων των υδρογονανθράκων (HCs) και των υδροφθορανθράκων (HFCs). Ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στην επίδραση του λόγου πίεσης και των φυσικών ιδιοτήτων των ρευστών στην απόδοση του ηλιακού κύκλου ORC, καθώς και στις περιβαλλοντικές επιπτώσεις και την ασφάλεια των ρευστών, συμπεριλαμβανομένου του δυναμικού υπερθέρμανσης του πλανήτη GWP, της αναφλεξιμότητας και της τοξικότητας. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι όταν το ίδιο υγρό εξετάζεται, ο λόγος πίεσης του κύκλου οδηγεί σε διάφορες συνθήκες λειτουργίας, όπως η πίεση του συλλέκτη (εξάτμισης) που επηρεάζει την απόδοση του συλλέκτη, του εκτονωτή και του κύκλου. Έπειτα, περιγράφονται οι «κατευθυντήριες γραμμές επιλογής θερμικών ρευστών για την επίτευξη μέγιστης αποτελεσματικότητας σε τεχνολογίες της ηλιακής θερμικής ενέργειας λαμβάνοντας υπόψιν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Στο πρώτο κεφάλαιο αναλύεται ο ηλιακός οργανικός κύκλος Rankine. Ειδικότερα παρουσιάζονται οι βασικές αρχές του κύκλου και τα κύρια συστατικά ενός χαρακτηριστικού ηλιακού κύκλου Rankine. Έπειτα, γίνεται αναφορά στα εργαζόμενα μέσα που τον υλοποιούν και στις ιδιότητές τους. Επίσης περιγράφονται οι τεχνικές εφαρμογές του κύκλου και αναλύονται οι εκτονωτικές διατάξεις που χρησιμοποιούνται στις διάφορες εφαρμογές Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφεται το ηλιακό σύστημα ORC το οποίο χρησιμοποιήθηκε στην εργασία. Αναλύεται θερμοδυναμικά το κάθε συστατικό της εγκατάστασης και διατυπώνονται οι θεωρητικές σχέσεις που διέπουν τη λειτουργία του συστήματος Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η διαδικασία προσομοίωσης που εφαρμόστηκε στην εργασία. Συγκεκριμένα, περιγράφονται οι επαναληπτικές διαδικασίες και τα βήματα του αλγόριθμου, ο οποίος επιλύει το θέμα και προγραμματίστηκε σε περιβάλλον Matlab. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται υπό τη μορφή διαγραμμάτων και αναλύονται τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την μοντελοποίηση και την προσομοίωση του ηλιακού κύκλου ORC. τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο συνοψίζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από το σύνολο της παρούσας εργασίας.	el
heal.abstract	The topic of this thesis is the thermodynamic analysis of an ORC solar cycle and the choice of optimum refrigerant. This study presents thermodynamic modelling and simulation study of a small scale solar organic Rankine cycle (ORC) which consists of a flat plate solar collector that is utilized as an evaporator, a rotary multi-vane expander, a water-cooled condenser and a pump. Simulations are transacted under constant condensing temperature/pressure and various cycle pressure ratios (PR) for five organic thermofluids including hydrocarbons (HCs) and hydrofluorocarbons (HFCs). Special attention is given to the influence of pressure ratio and fluids’ physical properties on the solar ORC performance as well as fluids’ environmental and safety impacts including global warming potential (GWP), flammability and toxicity. The simulation results suggest that when a specific fluid is examined, pressure ratio of the cycle leads to various operating conditions such as collector (evaporating) pressure which results in various collector, expander and cycle efficiency. Then, it provides thermofluids’ selection guidelines to achieve maximum efficiency within solar thermal energy technologies while keeping environmental impacts into considerations. In the first chapter an analysis of the organic Rankine cycle is provided. In addition, there is a review of the basic principles of the cycle and the main components of a typical solar cycle Rankine. Then there is a reference to the working fluids and their properties. Furthermore, the technical implementations of the cycle are described and the expanders which are used in various implementations are investigated. The second chapter discusses the solar ORC system which was used at this study. Each component of the installation is analyzed in thermodynamically and the theoretical relations governing the operation of the system are formulated. The third chapter provides the simulation process applied to the study. Specifically, the recursive processes and steps of the algorithm are described, which resolves the issue and was programmed in the Matlab environment. In the fourth chapter are presented in the form of diagrams and analyzed the results that emerged from the modeling and simulation of the ORC solar cycle. Finally, the fifth chapter constitutes a summary of the conclusions drawn by this research.	en
heal.advisorName	Κορωνάκη, Ειρήνη	el
heal.committeeMemberName	Ρογδάκης, Εμαννουήλ	el
heal.committeeMemberName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	80 σ.
heal.fullTextAvailability	true