Generacion electricidad

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El sistema se instrumentó de manera general los termopares, eléctricas y de presión transductores, medidores de flujo para el fluido de trabajo, y tanto fluido orgánico, fuente de calor, y se hunden portadores térmicos. Un sistema de transmisión de datos y software de análisis asociado se crearon para supervisar el funcionamiento del sistema. Todos los parámetros fueron escaneadas a intervalos de 15 s, luego se promedian y guardan cada minuto, para ayudar a determinar el rendimiento termodinámico instantánea y global del ciclo.

2.1. Ciclo termodinámico

La baja presión ( p 1 ) fluido orgánico que sale del condensador como un líquido saturado o sub-enfriado (estado 1) se acumula dentro del receptor en equilibrio con su fase de vapor (ver Fig. 1 y Fig. 5 ).Entonces, entra en la bomba de alimentación de fluido de trabajo (PMA), donde su presión adiabáticamente se elevó a la saturación de presión (evaporación) ( p 2 ) (2s estatales), antes de entrar en el conjunto intercambiador de calor pre-calentador / evaporador. La bomba de alimentación de múltiples etapas es accionado por un accionamiento de frecuencia variable (de 0 a 60 Hz) con el fin de suministrar el caudal requerido para lograr un efecto relativamente pequeño de sobrecalentamiento (es decir, por debajo de 5 ° C) a la salida del evaporador [13] . Además, entre 10% y 15% de la tasa de flujo de fluido orgánico de salir de la bomba de alimentación se inyecta en el expansor en los puertos de entrada y salida.

Dado que la tasa de destrucción de exergía en la bomba de alimentación es relativamente pequeño, el proceso de 1-2s se considera como isentrópico (adiabática), y la entrada de potencia se expresa como

ecuación( 1 )

[pic 2]

Gire MathJaxen

[pic 3]

donde W p, ideales es la bomba de alimentación de entrada de potencia ideal (kW), η p - la eficiencia isoentrópica bomba de alimentación (90%),[pic 4]- El caudal másico de fluido orgánico (kg / s), h 1 y h2S - las entalpías masa de fluido orgánicos en los puertos de entrada y salida de la bomba de alimentación en el caso, respectivamente (kJ / kg), ideal p 1 y p 2 - las presiones de fluido orgánicos entran y salen de la bomba de alimentación, respectivamente, y ρ - la densidad de masa promedio de fluido orgánico (kg / m 3 ). Por otro lado, el portador fluido calor residual (agua) entra en el evaporador donde se transfiere calor al fluido de trabajo durante la evaporación y procesos de sobrecalentamiento (3-4-5). En la salida del evaporador, aproximadamente el 20% del fluido de calor residual (agua) la velocidad de flujo entra en el pre-calentador para precalentar parcial o completamente el fluido orgánico de las sub-enfriado estado líquido (2s) hasta (cerca de) el estado saturado ( 2a). El fluido orgánico precalentado entra en el evaporador en el estado 2a donde se vaporizar y el recalentamiento a una presión constante (proceso de 2a-3-4-5). La potencia térmica pre-calentador / evaporador recuperado de la fuente de calor residual está dada por

ecuación( 2 )

[pic 5]

Gire MathJaxen

[pic 6]

donde h 5 y h 2a son la entalpía orgánica masa fluida de salir y entrar en el pre-calentador / evaporador, respectivamente (kJ / kg). El conjunto de pre-calentador / evaporador fue diseñado y seleccionado para trabajar óptimamente con tasas de flujo de agua caliente en el intervalo de 7,6 a 12 l / s (120-200 gpm).Su eficacia térmica en función del tamaño y el costo se analizó cuidadosamente a fin de lograr los puntos de pellizco óptimas definidas como las diferencias entre el correspondiente calor residual (fuente) de temperatura y la temperatura a la que el fluido orgánico comienza a vaporizarse [9] .

La alta presión saturada (estado 4) o vapor sobrecalentado (estado 5) que sale del evaporador entra en el expansor de doble tornillo. Se acelera un generador de 50 kW (460 V) asíncrono de inducción (alternador) conectado a la red eléctrica local. El control de la fracción de salida del evaporador sequedad se consigue con un microprocesador que genera señales de las entradas de presión y temperatura para variar la velocidad de la bomba de alimentación y por lo tanto proporcionar niveles adecuados de sobrecalentamiento [14] . En el interior del expansor de tornillo, el fluido de trabajo se expande la presión y la temperatura de la creación de gotas en el puerto de salida, convirtiendo así la energía térmica del vapor de alta presión en trabajo mecánico. Sin ningún tipo de inyección de líquido, el líquido orgánico dejaría el expansor 6 en el estado, pero, debido a este proceso, en realidad sale del expansor en 6a estado, más cerca de la curva de vapor saturado húmedo. Fig. 5 muestra que el aumento de la humedad del fluido orgánico en la entrada del expansor reduce el sobrecalentamiento en su puerto de salida. A medida que la humedad de vapor a los aumentos de expansión de entrada, que incluso permite que el fluido de trabajo para dejar el expansor en forma de vapor húmedo. Puesto que se requiere menos calor por unidad de masa de flujo para evaporar el fluido de trabajo sólo parcialmente, dado el mismo suministro de calor, la tasa de flujo másico del fluido orgánico se aumenta así. Además, reduciendo la necesidad de desuperheat después de la expansión tiende a aumentar la caída de entalpía específica en el expansor. Ambos efectos tienden a aumentar la potencia de salida. El proceso de expansión real (5-6) en el expansor es un proceso no isentrópico, no reversible que permite la expansión seca, evitando así que el vapor de condensación o formación de gotitas. Los entropía aumenta, disminuyendo así la energía generada cuando se compara con el ideal (isentrópico) proceso 5-6s. Esto significa que la eficiencia del proceso de transformación de calor en electricidad en el expansor nunca podría alcanzar su valor completo (100%).

Durante la puesta en marcha de la máquina, el generador asíncrono de inducción se llevó primero mecánicamente a cerca de su velocidad síncrona (1800 rpm durante 60 Hz) a través del expansor. Por menos de 100 ms hay un pequeño pico de corriente de irrupción en la conexión a la red, pero no superior a la del generador de rotor bloqueado amperios. Después, el generador está conectado a la red siendo impulsado ligeramente por encima de la velocidad síncrona (es decir, a aproximadamente 1840 rpm durante 60 Hz). Integral condensadores de corrección