Θερμοδυναμική ανάλυση ηλιακού Οργανικού Κύκλου Rankine και επιλογή βέλτιστου εργαζόμενου μέσου

Μαστοράκης, Γεώργιος-Χρυσόστομος; Mastorakis, Georgios-Chrysostomos

dc.contributor.author	Μαστοράκης, Γεώργιος-Χρυσόστομος	el
dc.contributor.author	Mastorakis, Georgios-Chrysostomos	en
dc.date.accessioned	2019-05-24T10:28:07Z
dc.date.available	2019-05-24T10:28:07Z
dc.date.issued	2019-05-24
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48813
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16320
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	Οργανικός Κύκλος Ρανκίν	el
dc.subject	Ηλιακή ενέργεια	el
dc.subject	Οργανικά εργαζόμενα μέσα	el
dc.subject	Θερμοδυναμική ανάλυση	el
dc.subject	Δυναμική ανάλυση	el
dc.subject	Organic Rankine Cycle	en
dc.subject	O.R.C.	el
dc.subject	Solar power	el
dc.subject	Organic working fluids	el
dc.subject	Thermodynamic analysis	el
dc.subject	Dynamic analysis	el
dc.title	Θερμοδυναμική ανάλυση ηλιακού Οργανικού Κύκλου Rankine και επιλογή βέλτιστου εργαζόμενου μέσου	el
dc.title	Thermodynamic analysis of solar powered Organic Rankine Cycle and selection of the optimal working fluid	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας	el
heal.classification	Οργανικός Κύκλος Ρανκίν	el
heal.classification	Organic Rankine Cycle	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/76bd627c768a0797183e5ea93400e2e461e24985
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-02-21
heal.abstract	Αντικείμενο αυτής της εργασίας είναι η θερμοδυναμική ανάλυση ηλιακού Οργανικού Κύκλου Rankine και η διερεύνηση διάφορων εργαζόμενων μέσων για την επιλογή του βέλτιστου. Αρχικά, θα γίνει μία σύντομη ανασκόπηση των βασικών στοιχείων από τη βιβλιογραφία και θα γίνει αναφορά σε ορισμένα σύγχρονα πειράματα πάνω στον ηλιακό Οργανικό Κύκλο Rankine. Στη συνέχεια, θα μελετήσουμε ορισμένες θερμοδυναμικές ιδιότητες διάφορων καθαρών οργανικών ουσιών στις οποίες δίνεται προσοχή στη βιβλιογραφία. Αυτές οι ιδιότητες περιλαμβάνουν τη σχέση θερμοκρασίας και πίεσης των κορεσμένων καταστάσεων, τη λανθάνουσα θερμότητα ατμοποίησης και τη μορφή της καμπύλης του κορεσμένου ατμού στο διάγραμμα θερμοκρασίας-εντροπίας. Ιδιότητες σαν αυτές παίζουν σημαντικό ρόλο στην επιλογή εργαζόμενου μέσου. Έπειτα, θα αναλύσουμε μεμονωμένα διάφορες παραλλαγές του θερμοδυναμικού κύκλου Rankine, αφού διατυπώσουμε τις σχέσεις που διέπουν τα στοιχεία του. Για κάθε εργαζόμενο μέσο, σε συγκεκριμένη θερμοκρασία συμπύκνωσης και σε διαφορετικές θερμοκρασίες ατμοποίησης και υπερθέρμανης, θα παρουσιαστούν αποτελέσματα της ανάλυσης όπως ο θερμοδυναμικός βαθμός απόδοσης, ο λόγος ειδικών όγκων εκτόνωσης και ο λόγος παροχής όγκου στο τέλος της εκτόνωσης ανά μονάδα παραγόμενης ισχύος. Μετά, θα μοντελοποιήσουμε ένα σύστημα ηλιακού Οργανικού Κύκλου Rankine παραγωγής ενέργειας με δοχείο αποθήκευσης θερμότητας σε μεταβατικές καταστάσεις. Η μοντελοποίηση θα περιλαμβάνει τις εξισώσεις που διέπουν τη λειτουργία των ηλιακών συλλεκτών, του δοχείου αποθήκευσης, του κύκλου Rankine και την αλληλεπίδραση αυτών και θα αφορά τη μεταβατική κατάσταση του συστήματος κατά τη διάρκεια μιας ημέρας του καλοκαιριού. Από την ανάλυση θα προκύψει η συνολική καθαρή παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια συναρτήσει της επιλεγμένης θερμοκρασίας ατμοποίησης για κάθε οργανικό ρευστό. Για το βέλτιστο, ως προς τη μεγιστοποίηση της παραγωγής, οργανικό μέσο και για τη βέλτιστη θερμοκρασίας ατμοποίησης, θα παρουσιαστούν οι μεταβολές των θερμοκρασιών του συστήματος, της απόδοσης των συλλεκτών και της παραγόμενης ισχύος κατά τη διάρκεια της ημέρας. Τέλος, θα προταθούν αντικείμενα για μελλοντικές εργασίες και θα ακολουθήσουν τα τελικά συμπεράσματα.	el
heal.abstract	The objective of this thesis is the thermodynamic analysis of a solar powered Organic Rankine Cycle (O.R.C.) and the investigation of potential working fluids in order to select the optimum one. Firstly, we will present a brief review of the basic elements of the O.R.C. from the literature of published, peer-reviewed papers. Then, we will examine some of the key thermodynamic properties of a collection of pure organic fluids, which receive great attention in the literature. These properties include the relation of the saturation temperature and pressure, the latent heat and the slope of the curve for the saturated vapor on a temperature-entropy diagram. Next, we will mathematically describe the elements of a Rankine Cycle and we will analyze different variations of this cycle. By keeping the condensation temperature constant and varying the evaporation and superheating temperatures, we will calculate important quantities like the cycle thermodynamic efficiency (first law efficiency), the expansion volume ratio and the ratio of the volume flow at the end of the expansion per produced power. Afterwards, we will construct a dynamic model for a solar O.R.C. with a storage tank, which produces electricity. The mathematical model will include all the equations that describe the operation of the solar collectors, the storage tank, the Rankine Cycle and the feedback between them. We will solve the model for a specified day of the summer, calculating the net produced energy as a function of the selected evaporation temperature for every suitable working fluid. After that, we will present the temporal variation of the systems’ temperatures, collectors’ efficiency and net produced power, for the optimum organic fluid and evaporation temperature. Lastly, we will suggest possible subjects for future theses and we will reach our final conclusions.	en
heal.advisorName	Κορωνάκη, Ειρήνη	el
heal.committeeMemberName	Κορωνάκη, Ειρήνη	el
heal.committeeMemberName	Ρογδάκης, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Τζιβανίδης, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Θερμοδυναμικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	178 σ.
heal.fullTextAvailability	true