Παραμετρική μελέτη και σχεδιασμός μονάδας ηλεκτροπαραγωγής, μέσω αξιοποίησης ωκεάνιας θερμικής ενέργειας (OTEC)

Σαραντόπουλος, Νικόλαος; Sarantopoulos, Nikolaos

dc.contributor.author	Σαραντόπουλος, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Sarantopoulos, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2023-10-10T08:57:57Z
dc.date.available	2023-10-10T08:57:57Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58137
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25834
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	Ωκεάνια θερμική ενέργεια	el
dc.subject	Συστήματα OTEC	el
dc.subject	Εκλογή εργαζόμενων μέσων	el
dc.subject	Ανάλυση οργανικού κύκλου Rankine	el
dc.subject	Σχεδιασμός πλακοειδών εναλλακτών θερμότητας	el
dc.subject	Ocean thermal enery	en
dc.subject	OTEC systems	en
dc.subject	Working fluids selection	en
dc.subject	Organic Rankine Cycle (ORC) analysis	en
dc.subject	Plate heat exchangers design	en
dc.title	Παραμετρική μελέτη και σχεδιασμός μονάδας ηλεκτροπαραγωγής, μέσω αξιοποίησης ωκεάνιας θερμικής ενέργειας (OTEC)	el
dc.title	Parametric investigation and design of an OTEC power generation system	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ωκεάνια μηχανική	el
heal.classification	Ocean engineering	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-07-07
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκε πολύπλευρα η τεχνολογία Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC), η οποία ουσιαστικά αξιοποιεί την θερμοκρασιακή διαφορά (τουλάχιστον 20 οC) των θαλάσσιων στρωμάτων των ωκεανών, για την παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος. Η μελέτη της προϊστορίας των μονάδων OTEC, έφερε στην επιφάνεια τις τεχνικές τους δυσκολίες, τα παραγόμενα παραπροϊόντα τους καθώς και τις αρχές λειτουργίας τους. Ο χαμηλός βαθμός απόδοσης (3%-4%) των μονάδων OTEC, ανεξαρτήτου κλίμακας, μας γέννησε ένα γιατί. Για αυτό, μελετήθηκε μονάδα ΟΤΕC θερμικής ισχύς εισόδου 1MW, η οποία υπακούει στις φυσικές διεργασίες του Οργανικού Κύκλου Rankine. Επιπλέον, μελετήθηκε το δυναμικό εφαρμογής μιας τέτοιας τεχνολογίας στην Ελλάδα και γενικότερα στην Ευρώπη. Αποδείχθηκε, λόγω μη-ικανοποίησης βασικών κριτηρίων, ότι κάτι τέτοιο καθίσταται ανέφικτο με μηδαμινές τις πιθανότητες άνθισης της τεχνολογίας στα ευρωπαϊκά ύδατα. Βασιζόμενοι στον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο και σε συγκεκριμένο μαθηματικό μοντέλο ,για κάθε συνιστώσα του, εξετάστηκε η συμπεριφορά επτά (7) εργαζόμενων μέσων, όπως εκείνα επιλέχθηκαν βάσει ποιοτικών κριτηρίων. Το R1234yf, αποδείχθηκε και στο Μοντέλο Α και στο Μοντέλο Β το αποδοτικότερο εργαζόμενο μέσο. Συνάμα έγινε σαφής η αλληλεξάρτηση της θερμοκρασίας ατμοποίησης, της θερμοκρασίας συμπύκνωσης και της υπερθέρμανσης (Μοντέλο Β) στην αποδοτικότητα της εξεταζόμενης μονάδας OTEC. Στη συνέχεια για τα εργαζόμενα μέσα R1234yf και R717 σε συνθήκες μέγιστης αποδοτικότητας αναζητήθηκαν και μελετήθηκαν πραγματικοί εναλλάκτες θερμότητας της κατασκευαστικής εταιρείας Alfa Laval. Για την συγκεκριμένη υπολογιστική διαδικασία θεωρήθηκαν πραγματικές συνθήκες λειτουργίας και αναδείχθηκαν οι τιμές κρίσιμων παραμέτρων των εναλλακτών θερμότητας (όπως αριθμός πλακών, πτώσεις πιέσεων). Το Σενάριο 1, έχοντας εργαζόμενο μέσο το R1234yf, ατμοποιητή τον εναλλάκτη Alfa Laval T21 DN200 και συμπυκνωτή τον Alfa Laval T15 DN150 αναδείχθηκε η βέλτιστη επιλογή.	el
heal.abstract	In this thesis, the technology of Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) is thoroughly examined. OTEC essentially harnesses the temperature difference (at least 20°C) between ocean layers to generate electrical power. The study of OTEC units has brought to light their technical difficulties, the byproducts they produce, as well as their operational principles. The low efficiency level (3%-4%) of OTEC units, regardless of scale, has raised questions. To address this, a 1MW thermal input power OTEC unit was studied, following the natural processes of the Organic Rankine Cycle. Additionally, the potential application of such technology in Greece and Europe was explored. Due to the absence of fundamental criteria, the chances of this technology flourishing in European waters were found to be minimal. Based on the first law of thermodynamics and a specific mathematical model for each component, the behavior of seven working fluids was examined. The R1234yf proved to be the most efficient working fluid in both Model A and Model B. The interdependence of vaporization temperature, condensation temperature, and superheating (Model B) on the efficiency of the OTEC unit became apparent. Subsequently, real heat exchangers manufactured by Alfa Laval were sought and studied for the working fluids R1234yf and R717, considering maximum efficiency conditions. The computational process considered actual operating conditions and identified critical parameters of the heat exchangers (such as plate number, pressure drops). Scenario 1, employing R1234yf as the working fluid, Alfa Laval T21 DN200 as the evaporator, and Alfa Laval T15DN150 as the condenser, emerged as the optimal choice.	en
heal.advisorName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Καρέλλας, Σωτήριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Ατμοκινητήρων και Λεβήτων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	154 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false