Αξιολόγηση της εξεργειακής απόδοσης ζεοτροπικών μιγμάτων CO2 και ψυκτικών πολύ χαμηλού δυναμικού παγκόσμιας θέρμανσης σε συστήματα ORC ανάκτησης θερμότητας

Μικέλης, Άγγελος; Mikelis, Angelos

dc.contributor.author	Μικέλης, Άγγελος	el
dc.contributor.author	Mikelis, Angelos	en
dc.date.accessioned	2020-12-05T20:10:58Z
dc.date.available	2020-12-05T20:10:58Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52287
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19985
dc.rights	Default License
dc.subject	Οργανικός κύκλος	el
dc.subject	Organic rankine	en
dc.subject	Ζεοτροπικά μείγματα	el
dc.subject	Εξέργεια	el
dc.subject	Zeotropic mixtures	en
dc.subject	Exergy	en
dc.title	Αξιολόγηση της εξεργειακής απόδοσης ζεοτροπικών μιγμάτων CO2 και ψυκτικών πολύ χαμηλού δυναμικού παγκόσμιας θέρμανσης σε συστήματα ORC ανάκτησης θερμότητας	el
dc.title	Exergetic performance assessment of zeotropic mixtures of CO2 and ultra-low GWP refrigerants in ORC for waste heat recovery	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Θερμοδυναμική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-02-21
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται την χρήση ζεοτροπικών μειγμάτων ως εργαζόμενα μέσα σε οργανικούς κύκλους Rankine εφαρμογών ανάκτησης απορριπτόμενης θερμότητας και την αξιολόγηση της εξεργειακής τους απόδοσης. Στο πρώτο κεφάλαιο, περιγράφεται εν συντομία η τεχνολογία των ORC και παρουσιάζονται οι διεθνείς κανονισμοί που διέπουν την παραγωγή και χρήση ψυκτικών μέσων σχετικά με την περιβαλλοντική τους διάσταση. Επιπλέον, περιλαμβάνεται μία εκτεταμένη βιβλιογραφική επισκόπηση των οφελών της χρήσης ζεοτροπικών μειγμάτων σε συστήματα ORC. Με βάση τα παραπάνω, στο πλαίσιο της εν λόγω εργασίας, επιλέγονται 6 ψυκτικά μέσα πολύ χαμηλού δυναμικού παγκόσμιας υπερθέρμανσης (GWP) και το CO2 και εξετάζεται η απόδοση των δυαδικών μειγμάτων τους σε διαφορετικές συγκεντρώσεις που αντιστοιχούν σε 196 διαφορετικά ρευστά ως εργαζόμενα μέσα ORC, για ένα εύρος θερμοκρασιών της πηγής θερμότητας από 100 εώς 300℃. Σε κάθε περίπτωση, οι κύκλοι βελτιστοποιούνται ως προς την εξεργειακή τους απόδοση, με την μοντελοποίηση του συστήματος και την διαδικασία βελτιστοποίησης να περιγράφονται στο δεύτερο κεφάλαιο. Έπειτα, στο τρίτο κεφάλαιο, πραγματοποιείται αρχικά μια ανάλυση των οφελών που δύναται να προκύψουν με την χρήση των ζεοτροπικών μειγμάτων λόγω των ιδιοτήτων τους και στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της εργασίας. Η σχετική βελτίωση της εξεργειακής απόδοσης που επιτυγχάνεται με τη χρήση ζεοτροπικών μειγμάτων συγκριτικά με τους κύκλους που λειτουργούν με καθαρά μέσα τα επιμέρους συστατικά των εκάστοτε μειγμάτων εξαρτάται σημαντικά από τα εν λόγω συστατικά και την θερμοκρασία της πηγής θερμότητας και εκτείνεται από το ελάχιστο 0.56% στο μέγιστο 62.92%. Ακόμη, εξετάζονται και οι επιπτώσεις της χρήσης των μειγμάτων στα μεγέθη των εναλλακτών θερμότητας τους συστήματος. Λαμβάνοντας υπόψη τα εξεταζόμενα εργαζόμενα μέσα, η χρήση των μειγμάτων είναι ιδιαίτερα ελκυστική σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες πηγής θερμότητας, για τις οποίες μεγιστοποιούνται τα οφέλη στην εξεργειακή απόδοση. Τέλος, στο τελευταίο κεφάλαιο της εργασίας συνοψίζονται τα κύρια συμπεράσματα ενώ ταυτόχρονα προτείνονται και θέματα για μελλοντική εργασία.	el
heal.abstract	The present diploma thesis deals with the use of zeotropic mixtures as working fluids in organic Rankine cycles for waste heat recovery applications and the evaluation of their exergetic efficiency. In the first chapter the technology of ORCs is briefly described and the international regulations governing the production and use of refrigerants in respect to their environmental aspect are presented. In addition, an extensive bibliographic overview of the benefits of using zeotropic mixtures in ORC systems is included. Based on the above, in the context of this work, 6 low global warming potential (GWP) organic fluids and CO2 are selected and the performance of their binary mixtures at variable molar concentration ratios corresponding to a total 196 different working fluid combinations is evaluated at heat source temperatures ranging from 100 to 300 ℃. In each case, the cycles are optimized with respect to their exergetic efficiency with the modeling of the system and the optimization process being described in the second chapter. Subsequently, in the third chapter, a more general theoretical analysis of the potential benefits of the use of zeotropic mixtures is firstly carried out and continually, the results of this work are presented. The relative exergetic efficiency improvement attained by the use of mixture fluid ORCs compared to the optimized pure fluid ORCs running with their constituent components strongly depends on the components and heat source temperature and typically ranges from a minimum of 0.56 % to a maximum of 62.92 %. The effect of the use of zeotropic mixtures on the size of the heat exchangers of the system is also investigated. Considering the examined working fluids, the application of zeotropic mixtures is primarily appealing at very low heat source temperatures, for which the relative exergetic efficiency benefits are maximized. Finally, in the last chapter of the thesis, the main conclusions are summarized and future work is proposed.	en
heal.advisorName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Κακκαράς, Εμμανουήλ	el
heal.committeeMemberName	Χουντάλας, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	89 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false