Τεχνοοικονομική αξιολόγηση συστήματος εκμετάλλευσης απορριπτόμενης θερμότητας από τα χιτώνια ψύξεως ναυτικού κινητήρα Diesel με χρήση του οργανικού κύκλου Rankine (ORC) σε πλοίο

Καπράλος, Ευάγγελος; Kapralos, Evangelos

dc.contributor.author	Καπράλος, Ευάγγελος	el
dc.contributor.author	Kapralos, Evangelos	en
dc.date.accessioned	2022-07-29T11:32:50Z
dc.date.available	2022-07-29T11:32:50Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/55548
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23246
dc.rights	Default License
dc.subject	ORC	en
dc.subject	Rankine	en
dc.subject	Marine	en
dc.subject	WHR	en
dc.subject	Ανάκτηση απορριπτόμενης θερμότητας	el
dc.subject	Οργανικός κύκλος Rankine	el
dc.subject	Ναυτηλία	el
dc.subject	Πλοίο	el
dc.subject	Ship	en
dc.title	Τεχνοοικονομική αξιολόγηση συστήματος εκμετάλλευσης απορριπτόμενης θερμότητας από τα χιτώνια ψύξεως ναυτικού κινητήρα Diesel με χρήση του οργανικού κύκλου Rankine (ORC) σε πλοίο	el
dc.title	Technoeconomic assessment of a waste heat recovery system from marine Diesel engine cooling jackets using organic Rankine cycle (ORC) in a ship	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Waste heat recovery	en
heal.classification	Ανάκτηση απορριπτόμενης θερμότητας	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-03-16
heal.abstract	Εξαιτίας της συνεχόμενης αύξησης της ενεργειακής ζήτησης παγκοσμίως, της ανάγκης μείωσης του κόστους παραγόμενης ενέργειας αλλά και της επιτακτικής ανάγκης εξάλειψης φαινομένων όπως η παγκόσμια υπερθέρμανση και η τρύπα του όζοντος, οδήγησαν του ερευνητές στην αξιοποίηση νέων πηγών ενέργειας. Μια εξ’ αυτών αποτελεί η απορριπτόμενη θερμότητα από μηχανές εσωτερικής καύσης και ένας από του πιο ευρέως διαδεδομένους τρόπους αξιοποίησης της ο Οργανικός Κύκλος Rankine. Στην σύγχρονη ναυτιλία, χρησιμοποιούνται ευρέως κινητήρες diesel, τόσο για ανάγκες πρόωσης, όσο και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Σημαντικό ποσοστό της χημικής ενέργειας που παράγεται από την καύση του καυσίμου απορρίπτεται στο περιβάλλον μέσω της θερμικής ενέργειας των καυσαερίων και των κυκλωμάτων ψύξης της μηχανής. Έτσι, η ανακομιδή μέρους της απορριπτόμενης θερμότητας είναι μια τεχνική, που μπορεί να συνεισφέρει σε ουσιώδη βελτίωση της εκμετάλλευσης της ενέργειας του καυσίμου. Ο κύριος σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι τεχνοοικονομική αξιολόγηση ενός συστήματος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας μέσω του Οργανικού Κύκλου Rankine, το οποίο εκμεταλλεύεται την ενέργεια που αποβάλει ένας ναυτικός κινητήρας μέσω του νερού ψύξεως των χιτωνίων ψύξεως των κυλίνδρων του. Ως μοντέλο για την υλοποίηση του συστήματος επιλέχθηκε ένας ναυτικός κινητήρας diesel πλοίου, ο οποίος χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας του πλοίου. Αρχικά, επιλέγονται το πλέον κατάλληλο εργαζόμενο μέσο και διαμόρφωση συστήματος ORC μέσω θερμοδυναμικής ανάλυσης, η οποία πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια του προγράμματος AspenPlus™, και στην συνέχεια επιλέγεται το βέλτιστο σημείο λειτουργίας (σημείο σχεδίασης) του συστήματος για αυτό το εργαζόμενο μέσο. Ακολουθεί η τεχνικοοικονομική ανάλυση του συστήματος ως επένδυση, όπου εξετάζεται η οικονομική αποδοτικότητα και η βιωσιμότητα της. Με το σύστημα αυτό επιτυγχάνεται παραγωγή καθαρής ηλεκτρικής ενέργειας ποσού 15,64 kW, με ηλεκτρικό βαθμό απόδοσης 3,53%. Επιτυγχάνεται επιπλέον εξοικονόμηση καυσίμου 4,24%. Έτσι, με την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας από το σύστημα, επιτυγχάνεται λειτουργία της γεννήτριας του ηλεκτροπαραγωγού ζεύγους σε χαμηλότερο ηλεκτρικό φορτίο, συνεπώς επιτυγχάνεται ένας συνδυασμός λιγότερης κατανάλωσης καυσίμου και μείωσης των εκπομπών ρυπαντών στο περιβάλλον.	el
heal.abstract	Due to continuous increasing in energy demand globally, need of reduction of energy production cost and also imperative need of elimination of phenomena such as global warming and ozone’s hole, researchers led in exploiting new energy sources. Waste heat from internal combustion engines makes up one of them and one of the most widely widespread ways to recover this heat is Organic Rankine Cycle. In modern shipping, marine diesel engines are used widely, not only as propulsion engines, but also for electrical energy production. A significant percentage of the chemical energy produced by the combustion of fuel is wasted in environment through the thermal energy of exhaust gases and cooling systems of the engine. Thus, recovering a part of this wasted heat is a technique, that can contribute in essential improvement of exploiting fuel’s energy. The main purpose of this diploma thesis is technoeconomic assessment of an electrical power production system using Organic Rankine Cycle, which recovers energy ejected by a marine diesel engine through jacket cooling water of its cylinders. A marine diesel engine of a Hellenic navy ship is used as a model for concretisation of the system. This engine is used for electrical power generation of the ship. Initially, the most appropriate working fluid and ORC system configuration are selected through thermodynamic analysis, which accomplished by using the AspenPlus™ software, and then system’s optimum design point is selected for this working fluid. Then, a technoeconomic analysis of the system as an investment carried out and the economic efficiency and sustainability are being investigated. With this system a production of an amount of 15,64 kW of net electrical power achieved, with electrical efficiency 3,53%. Furthermore, fuel saving 4,24% is achieved. Thus, with electrical power generated by the system, an operation of electromechanical system’s generator in lower electrical load is achieved, therefore a combination of lower fuel consumption and lower pollutants emissions at the environment also achieved.	en
heal.advisorName	Καρέλας, Σωτήριος	el
heal.advisorName	Karelas, Sotirios	en
heal.committeeMemberName	Καρέλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Κακαράς, Εμμανουήλ
heal.committeeMemberName	Χουντάλας, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	121 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false