##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
Енергетичні установки, що реалізують органічний цикл Ренкіна (ORC), дають змогу впроваджувати в промисловість перспективні технології, що орієнтовані на підвищення ефективності використання низькопотенційних джерел енергії та теплових відходів. Як робочі для таких енергетичних об'єктів найчастіше використовують речовини, які мають порівняно високу температуру кипіння, високі екологічні властивості. Нині як найбільш перспективне робоче тіло для установок, що реалізують цикл Ренкіна, широко використовують холодоагент R245fa. Теплофізичні властивості цього робочого тіла добре вивчені. У статті наведено інформацію про дослідження локальних коефіцієнтів тепловіддачі для рідкої, парової фаз і середніх за перерізом труби коефіцієнтів тепловіддачі під час кипінні R245fa в генераторі пари, яка в літературі практично відсутня. Дослідження коефіцієнтів тепловіддачі виконано нестаціонарним методом за змінної масової витрати робочого тіла. Робочу ділянку виготовлено зі сталевої трубки з внутрішнім діаметром 5 мм, товщиною стінки 0,1 мм. Ефективна довжина робочої ділянки становила 1800 мм. Експериментальна ділянка була поділена на десять секцій, на кожній з яких проводилося вимірювання середньої температури стінки. На секціях котрі знаходяться на вході та виході експериментального також розташовані диференційні термопари які вимірювали різницю температури між робочим тілом та стінкою труби Масові потоки робочого тіла, ступінь сухості парів і теплові потоки перебували в діапазонах 1…12 кг/(м2⋅с), 0,01…0,9 і 0,4…0,6 кВт/м2, відповідно. Витрата визначалася ваговим методом і невизначеність отриманих значень не перевищувала 0,5 г. Локальні для рідини і пари коефіцієнти тепловіддачі та середній на секції робочої ділянки коефіцієнт тепловіддачі визначено для розшарованого режиму кипіння. Досліджено вплив ступеня сухості пари R245fa на значення коефіцієнтів тепловіддачі. Запропоновано методику визначення середньої температури стінки труби робочої ділянки. Показано, що значення середнього коефіцієнта тепловіддачі при збільшенні ступеня сухості пари зменшується. Середній коефіцієнт тепловіддачі змінює своє значення від величини локального коефіцієнта тепловіддачі для рідкої фази до величини локального коефіцієнта тепловіддачі для парової фази
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Посилання
2. Shafiee, S., Topal, E. (2009) When will fossil fuel reserves be diminished? Energy Policy, 37, 1, 181-189.
3. Asadi, M., Deymi-Dashtebayaz, M., Alavi, S. (2022) Emergy and eco-exergy analysis of different scenarios in waste heat recovery applications for electricity and freshwater generation. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 147, 9625-9643.
4. Yu, H.S., Helland, H., Yu, X.J. et al. (2021) Optimal design and operation of an Organic Rankine Cycle (ORC) system driven by solar energy with sensible thermal energy storage. Energy Conversion and Management, 244, 114494.
5. Dong, L.L., Liu, H., Riffat, S. (2009) Development of small-scale and micro-scale biomass-fuelled chp systems – A literature review. Applied Thermal Engineering, 29 (11-12), 2119-2126.
6. Liu, X.M., Wei, M., Yang, L.N. et al. (2017) Thermo-economic analysis and optimization selection of ORC system configurations for low temperature binary-cycle geothermal plant. Applied Thermal Engineering, 125, 153-164.
7. Zhelezny, V., Ivchenko, D., Hlek, Y., Khliyeva, O., Zajdel, P., Shestopalov, K., Khliiev, N., Grosu, Y. (2023) Effect of fullerene C60 on phase transition enthalpy of paraffin wax: Calorimetry and structural analysis. Journal of Energy Storage, 72, 108713.
8. Zhelezny, V., Ivchenko, D., Hlek, Y., Khliyeva, K., Shestopalov, K. (2024) Experimental study of phase transition heat of composite thermal energy sto¬rage materials paraffin wax/expanded graphite. Journal of Energy Storage, 77, 110174.
9. Radchenko, A. Radchenko, M. Mikielewicz, D. Pavlenko, A. Radchenko, R. Forduy, S. (2022) Energy saving in trigeneration plant for food idutries. Energies, 15, 1163.
10. Zyhowski, G., Brown, A. (2014) Low Global Warming Fluids for Replacement of HFC-245fa and HFC-134a in ORC Applications. Honeywell – A History of Innovation CFCs HCFCs HFCs HFOs, 20.
11. Chen, Q., Xu, J., Chen, H. (2012) A new design method for Organic Rankine Cycles with constraint of inlet and outlet heat carrier fluid temperatures coupling with the heat source. Applied Energy, 98, 562-573.
12. Guo, C., Du, X., Yang, L., Yang, Y. (2015) Organic Rankine cycle for power recovery of exhaust flue gas. Applied Thermal Engineering, 75, 135-144.
13. Karabarin, D.I., Mihailenko, S.A. (2019) Features Design of Organic Rankine Cycle. Journal of Siberian Federal University Engineering & Technologies, 12(6), 733-745.
14. Wang, X.D., Zhao, L. (2009) Analysis of zeotropic mixtures used in low-temperature solar Rankine cycles for power generation. Solar Energy, 83, 605-613.
15. Arpagaus, C., Bertsch, S. (2021) Experimental Comparison of HCFO and HFO R1224yd(Z), R1233zd(E), R1336mzz(Z), and HFC R245fa in a High Temperature Heat Pump up to 150 °C Supply Temperature. International Refrigeration and Air Conditioning Conference, 200.
16. Lemmon, E. W., Huber, M. L., McLinden, M. O. (2007) REFPROP: Reference fluid thermodynamic and transport properties, NIST standard reference database 23, Version 8.0. Gaithersburg: National Insti¬tute of Standard and Technology.
17. Tibiriçá, C.B., Ribatski, G. (2010) Flow Boiling heat transfer of R-134a and R-245fa in a 2.3 mm tube. International Journal of Heat and Mass Transfer, 53(11), 2459-2468.
18. Dahai, W. et al. (2019) Experimental study on flow boiling characteristics of R-245fa in a circular tube under non-uniform heat flux. International Journal of Heat and Mass Transfer, 143, 118570
19. Van den Bergh, W. J. et al. (2021) Effect of low heat and mass fluxes on the boiling heat transfer coefficient of R-245fa. International Journal of Heat and Mass Transfer, 180, 121743.
20. Matthias, W., Heberle, F., Brüggemann, D. (2020) Experimental evaluation of nucleate pool boiling heat transfer correlations for R245fa and R1233zd (E) in ORC applications. Renewable Energy, 147, 2855-2864.
21. Fang, X., Zhuang, F., Chen, C., Wu, Q., Chen, Y., Chen, Y., He, Y. (2019) Saturated flow boiling heat transfer: review and assessment of prediction methods. Heat and Mass Transfer, 55 (1), 197-222.
22. Yufei, L. et al. (2019) Single-Phase Heat Transfer of R245fa + Lubricant Oil Mixtures Inside Horizontal Smooth and Microfin Tubes. International Journal of Air-Conditioning and Refrigeration, 1950020.
23. Shuang, C. et al. (2023) R245fa flow boiling heat transfer in a sintering and electroplating modulated tube. Applied Thermal Engineering, 219, 119459.
24. Helminger, F., Kontomaris, K., Pfaffl, J., Hartl, M., & Fleckl, T. (2016) Measured Performance of a High Temperature Heat Pump with HFO-1336mzz-Z as the Working Fluid. ASHRAE 2016 Annual Conference, St. Louis, Missouri, 25-29 June 2016, 1-8.
25. Kaida, T., Fukushima, M., & Iizuka, K. (2019) Application of R1224yd(Z) as R245fa alternative for high temperature heat pump. ICR 2019. The 25th IIR International Congress of Refrigeration, August 24-30, 2019, Montréal, Québec, Canada, 1-8.
26. Nilsson, M., Risla, H. N., & Kontomaris, K. (2017) Measured performance of a novel high tempe¬rature heat pump with HFO-1336mzz-Z as the working fluid. 12th IEA Heat Pump Conference 2017, Rotterdam, 1-10.
27. Zhelezny, V.P., Nichenko, S.V., Semenyuk, Y.V., Kosoy, B.V. (2009) Influence of compressor oil admixtures on theoretical efficiency of a compressor system. International journal of refrigeration, 32 (7), 1526-1535
28. Chen, M.G. et al. (2014) Experimental investigation on pool boiling of R600a/mineral oil solution. Proceedings of 11th IIR Gustav Lorentzen Conference on Natural Refrigerants, Hangzhou, China, GL-2014-86.
29. Chen, G.M., Zhelezny, V.P., Melnyk, A.V., Shestopalov, K.O. (2015) An Experimental Investigation and Modelling of Flow Boiling Heat Transfer of Isobutane-Compressor Oil Solution in a Horizontal Smooth Tube. International Journal of Refrigeration, 58, 137-145.
30. Zhelezny, V.P., Lukianov, N.N., Khliyeva, O.Y., Nikulina, A.S., Melnyk, A.V. (2017) A complex inves-tigation of the nanofluids R600а-mineral oil-AL2O3 and R600а-mineral oil-TiO2. Termophysical properties. International Journal of Refrigeration, 74, 486-502.
31. Kedzierski, M.A., Kaul, M.P. (1993) Horizontal nucleate flow boiling heat transfer coefficient measurements and visual observations for R12, R134a, and R134a/ester lubricant mixtures. Proceedings of the 6th International Symposiumon Transport Phenomena in Thermal Engineering, Korea, 111.
32. Thome, J. R., Kattan, N., Favrat, D. (1998) Flow boiling in horizontal tubes: part 3 – development of a new heat transfer model based on flow pattern. Journal of Heat Transfer, 120, 1, 156-165.
33. Filho, E. P. B., Cheng, L., Thome, J. R. (2009) Flow Boiling Characteristics and Flow Pattern Visualization of Refrigerant/Lubricant Oil Mixtures. International Journal of Refrigeration, 32(2), 185-202.
34. Liang-Han, C., Yue-Lin, T., Ching-Hung, C. (2019) A study of pool boiling and falling-film vaporization with R-245fa/oil mixtures on horizontal tubes. International Journal of Heat and Mass Transfer, 133, 940-950.
35. Kim, S.H., Kang, J.W., Kroenlein, K., Magee, J.W., Diky, V., Muzny, C., Kazakov, A.F., Chirico, R.D., Frenkel, M. (2013) Impact of the uncertainty concept for thermophysical properties. Chemical Engineering Education, 47, 48-57.