Использование отработанного тепла для обеспечения экологически устойчивого будущего

В его последнем опубликованном исследовании, опубликованном в Прикладная теплотехникаДоктор Мартин Уайт из Лондонского университета исследует новую систему органических циклов Ренкина, основанную на двухфазном расширении посредством численного моделирования системы.

Его статья «Оптимизация цикла и турбины для ORC, работающего с двухфазным расширением», рассматривает использование современных жидкостей, свойства которых могут помочь смягчить опасения, связанные с повреждением турбины, в то же время позволяя реализовать преимущества двухфазного расширения.

Отработанное тепло в различных отраслях промышленности, от черной металлургии до продуктов питания и напитков, в настоящее время выбрасывается в окружающую среду. Таким образом, восстановление этой потерянной энергии может сыграть важную роль в уменьшении воздействия производственного сектора на окружающую среду и помочь обеспечить устойчивость будущих производственных практик.

Доктор Уайт, преподаватель теплоэнергетики в школе математики, информатики и инженерии, говорит:

«Одной из наиболее многообещающих групп технологий утилизации отработанного тепла являются технологии, которые могут преобразовывать это отработанное тепло в электричество. Однако современные технологии, как правило, основаны на органическом цикле Ренкина (ORC), который похож на паровой цикл но работает с другой жидкостью, а не с водой — обычно имеют относительно низкие термодинамические характеристики и связаны с высокими затратами ».

В традиционной системе ORC мощность вырабатывается турбиной, которая предназначена для полной работы с текучей средой, находящейся в газообразном состоянии. Это делается для того, чтобы избежать попадания капель жидкости в турбину, которые могут повредить или разрушить машину. Однако предыдущие исследования показали, что допуск двухфазной жидкости, которая представляет собой комбинацию жидкости и пара, может увеличить выходную мощность этих систем.

Д-р Уайт считает, что если можно будет разработать подходящую конструкцию турбины, предназначенную для двухфазной работы, производительность систем ORC может быть улучшена.

Проведенное им моделирование показывает, что при температурах отходящего тепла до 250 градусов по Цельсию введение двухфазного расширения может генерировать до 28% больше энергии, чем обычные однофазные системы. Кроме того, предлагаются возможные конструкции турбины, которые требуют дальнейшего изучения в последующих исследованиях.

Работа была проведена доктором Уайтом в рамках его исследовательской стипендии, финансируемой Королевской инженерной академией.