##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Анотація
Реалізація органічного циклу Ренкіна (ORC) у низькотемпературних сонячних енергетичних установках дають змогу впроваджувати в промисловість перспективні технології, орієнтовані на підвищення ефективності використання низькопотенційних джерел енергії. Як показує проведений аналіз, найбільш перспективним робочим тілом для установок, що реалізують цикл Ренкіна, є холодоагент R1233zd(E). Теплофізичні властивості цього робочого тіла добре вивчені. Однак процеси теплообміну під час фазових трансформацій цього холодоагенту в генераторах пари залишаються недостатньо вивченими. Дослідження теплообміну в модельному генераторі пари виконано на експериментальній установці, що реалізує нестаціонарний процес нагрівання 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 розділена на десять секцій, на кожній з яких проводилося вимірювання середньої температури стінки. На секціях, що знаходяться на вході та виході експериментальної ділянки, також були розташовані диференціальні термопари, які вимірювали різницю температури між робочим тілом та стінкою труби. У даній статті наведені результати дослідження коефіцієнта тепловіддачі під час фазових трансформацій холодоагенту R1233zd(E) у широкому діапазоні параметрів, що змінюються: температура робочого тіла – від 20 до 150 °С, масова витрата – від 6 до 90 кг/(м2с), тиск – від 1 до 2,25 бар, ступінь сухості пари – від 0,01 до 1 кг/кг, тепловий потік – від 1000 до 4500 Вт/м2. Процеси теплообміну досліджено при розшарованому режимі кипіння робочого тіла. Наведено інформацію про дослідження локальних коефіцієнтів тепловіддачі для рідкої, парової фаз і середніх за перерізом труби коефіцієнтів тепловіддачі під час кипінні R1233zd(E) в генераторі пари, яка в літературі практично відсутня. Локальні коефіцієнти тепловіддачі для рідини і пари та середній коефіцієнт тепловіддачі на секції робочої ділянки визначено для розшарованого режиму кипіння. Досліджено вплив ступеня сухості пари 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
##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, 17, 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 storage 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 industries. 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 His¬tory 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 Institute of Standard and Technology, 2007.
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 temperature heat pump with HFO-1336mzz-Z as the working fluid. 12th IEA Heat Pump Conference 2017, Rotterdam, 1-10.
27. Zhelezny, V., Zheliba, Y., Ivchenko, D., Borysov, V., Shumsky, O., Kantor, S. (2024) Experimental study of local heat transfer coefficients during the generation of R245fa steam in a model steam generator. Refrigeration engineering and technology, 60(1), 70-82.
28. Zheliba, Y.A., Voitko, D.A. (2012) Intermediate heat carriers and coolants. Phoenix, 121-159.
29. 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.