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작동유체에 따른 유기랭킨사이클(ORC)의 열역학적 성능에 관한 연구
Study of Working Fluids on Thermodynamic Performance of Organic Rankine Cycle (ORC) 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.22 no.2, 2011년, pp.223 - 231  

김경훈 (금오공과대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The thermal efficiency of energy-to-power conversion becomes uneconomically low when the temperature of heat source drops below $370^{\circ}C$. ORC (Organic Rankine Cycle) has attracted much attention in last few years due to its potential in reducing consumption of fossil fuels and relax...

주제어

#유기랭킨사이클   #저온 열원   #Patel-Teja 상태방정식   #열역학적 성능  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ORC에서는 작동유체로 무엇을 주로 사용하는가? ORC에서는 작동유체로 물 대신에 냉매나 탄화수소를 주로 쓰게 되는데, 작동유체는 온도에 대한 포화증기의 엔탈피의 변화율(dT/dsg)에 따라 영보다 작으면 습유체(wet fluid), 영보다 크면 건유체(dry fluid), 거의 수직이면 등엔트로피 유체(isentropic fluid)로 분류한다. ORC의 열역학적 특성은 작동유체가 습유체, 건유체나 등엔트로피 유체냐에 따라 상당히 달라질 수 있다7).
저등급 에너지에는 무엇들이 있는가? 저등급 에너지로서는 산업체 폐열뿐만 아니라 태양열, 지열, 해수온도차 에너지 등이 있다. 물을 작동 유체로 하는 랭킨 사이클은 열원의 온도가 370℃ 이하가 되면 경제성을 잃게 된다.
유기 랭킨 사이클의 열 역학적 특징은 무엇에 따라 달라질 수 있는가? ORC에서는 작동유체로 물 대신에 냉매나 탄화수소를 주로 쓰게 되는데, 작동유체는 온도에 대한 포화증기의 엔탈피의 변화율(dT/dsg)에 따라 영보다 작으면 습유체(wet fluid), 영보다 크면 건유체(dry fluid), 거의 수직이면 등엔트로피 유체(isentropic fluid)로 분류한다. ORC의 열역학적 특성은 작동유체가 습유체, 건유체나 등엔트로피 유체냐에 따라 상당히 달라질 수 있다7).
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참고문헌 (22)

  1. 최영찬, 박태준, 홍재창, 조선영, "가정.상업부문 이용을 위한 산업체 폐열특성 연구", 한국에너지공학회지, Vol. 8, 1999, pp. 242-247. 

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  2. Lolos P.A., Rogdakis E.D., "A Kalina power cycle driven by renewable energy sources", Energy, Vol. 34, 2009, pp. 457-464. 

  3. Roy P., Desilets M., Galanis N., Nesreddine H., Cayer E., "Thermodynamic analysis of a power cycle using a low-temperature source and a binary $NH_{3}-H_{2}O$ mixture as working fluid", Int. J. Thermal Sci., Vol. 49, 2010, pp. 48-58. 

  4. 김경훈, 김세웅, 고형종, "저온폐열 활용을 위한 암모니아-물 혼합물을 작업유체로 하는 랭킨 사이클에 관한 연구", 한국수소및신에너지 논문집, Vol. 21, No. 6, 2010, pp. 570-579. 

  5. 김경훈, "암모니아-물 작동유체의 부분증발유동을 적용한 재생 랭킨사이클에 관한 연구", 설비공학논문집, Vol. 23, No. 3, 2011, pp. 224-231. 

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  6. 김경훈, 고형종, 김세웅, "저온 열원 활용을 위한 암모니아-물 혼합물을 작동유체로 하는 칼리나 사이클의 성능 해석", 한국수소및신에너지논문집, Vol. 22, No. 1, 2011, pp. 109-117. 

    원문보기 상세보기

  7. Hung T.C., Shai T.Y., Wang S.K., "A review of organic Rankine cycles (ORCs) for the recovery of low-grade waste heat", Energy, Vol. 22, 1997, pp. 661-667. 

  8. Larjola J., "Electricity from industrial waste heat using high-speed organic Rankine cycle (ORC)", Int. J. Production Economics, Vol. 41, 1995, pp. 227-235. 

  9. Drescher U., Brueggemann D., "Fluid selection for the organic Rankine cycle (ORC) in biomass power and heat plants", Applied Thermal Eng., Vol. 27, 2007, pp. 223-228. 

  10. Hettiarachichi H.D.M., Golubovic M., Worek W.M., "Optimum design criteria for an organic Rankine cycle using low-temperature geothermal heat sources", Energy, Vol. 32, 2007, pp. 1698-1706. 

  11. Chacartegui R., Sanchez D., Munoz J.M., Sanchez T., "Alternative ORC bottoming cycles for combined cycle for power plants", Applied Energy, Vol. 86, 2009, pp. 2162-2170. 

  12. N.J.Kim, Ng K.C., Chun W., "Using the condenser effluent from a nuclear power plant for ocean thermal energy conversion", Int. Comm. Heat Mass Transfer, Vol. 36, 2009, pp. 1008-1013. 

  13. Dai Y., Wang J., Gao L., "Parametric optimization and comparative study of organic Rankine cycle (ORC) for low grade waste heat recovery", Energy Convs. Mgmt., Vol. 50, 2009, pp. 576-582. 

  14. Hung T.C., Wang S.K., Kuo C.H., Pei B.S., Tsai K.F., "A study of organic working fluids on system efficiency of an ORC using low-grade energy sources", Energy, Vol. 35, 2010, pp. 1403-1411. 

  15. Delgado-Torres A.M., Garcia-Rodriguez, "Analysis and optimization of the low-temperature solar organic Rankine cycle (ORC)", Energy Convs. Mgmt, Vol. 51, 2010, pp. 2846-2856. 

  16. Heberle F., Brueggemann D., "Exergy based fluid selection for a geothermal organic Rankine cycle for combined heat and power generation", Applied Thermal Eng., Vol. 30, 2010, pp. 1326-1332. 

  17. Jing L., Gang P., Jie J., "Optimization of low temperature solar thermal electric generation with organic Rankine cycle in different areas", Applied Energy, Vol. 87, 2010, pp. 3355- 3365. 

    상세보기

  18. Lai N.A., Wendland M., Fisher J., "Working fluids for high temperature organic Rankine cycle", Energy, Vol. 36, 2011, pp. 199-211. 

  19. Tchanche B.F., Papadakis G., Frangoudakis A., "Fluid selection for a low-temperature solar organic Rankine cycle", Applied Thermal Eng., Vol. 29, 2009, pp. 2468-2476. 

  20. Yang T., Chen G.J., Guo T.M., "Extension of the Wong-Sandler mixing rule to the three-parameter Patel-Teja equation of state: Application up to the near-critical region", Chem. Eng. J, Vol. 67, 1997, pp. 27-36. 

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  21. Gao J., Li L.D., Zhu Z.Y., Ru S.G., "Vaporliquid equilibria calculation for asymmetric systems using Patel-Teja equation of state with a new mixing rule", Fluid Phase Equilibria, Vol. 224, 2004, pp. 213- 219. 

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  22. Yaws C.L., "Chemical properties handbook", McGraw-Hill, 1999. 

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