KR20190062798A - Decision method of optimal Working Fluid mixing ratio for maximizing the efficiency of organic rankine cycle system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기랭킨사이클 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 최적의 작동유체 혼합율 결정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 증발기 열원의 온도차 및 응축기 냉각수의 온도차의 평균값을 통해 유기랭킨사이클 시스템의 발전기 효율을 극대화 할 수 있는 최적의 작동유체 혼합율을 결정할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for determining the optimum operating fluid mixing ratio for maximizing the efficiency of an organic Rankine cycle system and more particularly to a method for determining the optimum generator efficiency of an organic Rankine cycle system by means of a temperature difference between an evaporator heat source and a temperature difference of a condenser cooling water And to a method for determining an optimal working fluid mixing ratio that can be maximized.
유기랭킨사이클(Organic Rankine Cycle)는 도 1에 도시된 바와 같이, 폐열, 태양열, 지열 등의 다양한 열에너지로부터 전기에너지를 얻기 위하여 적용되는데, 기본적으로 증기터빈을 작동하기 위한 랭킨사이클과 동일하나, 작동유체(working fluid)로 물이 아닌 유기물을 사용하는 것이다. 따라서 외부의 열에너지로부터 작동유체를 기화하는 증발기가 사용되며, 이 작동유체는 터빈을 가동하여 발전기에서 전기에너지를 얻게 된다.The Organic Rankine Cycle is applied to obtain electrical energy from various heat energy such as waste heat, solar heat, and geothermal energy as shown in FIG. 1, basically the same as Rankine cycle for operating a steam turbine, Working fluid is the use of organic rather than water. An evaporator is used to vaporize the working fluid from external heat energy, which activates the turbine to obtain electrical energy from the generator.
터빈에서 팽창된 작동유체는 응축기에서 액화되어 탱크로 들어가서 펌프에 의하여 가압되어 다시 증발기로 들어가는 순환시스템으로 이루어진다.The working fluid expanded in the turbine consists of a circulation system that is liquefied in the condenser, enters the tank, is pressurized by the pump, and enters the evaporator again.
작동유체를 물이 아닌 유기물을 사용하는 목적은 낮은 온도의 열원으로부터 에너지를 획득하기 위한 것으로, 물의 경우는 끓는점이 대기압 하에서 100℃ 이지만 압력이 증가하게 되면 상당히 높아진다. 따라서 높은 온도를 갖는 열원이 있어야만 운전이 가능하다.The purpose of using organic rather than working fluid is to obtain energy from a low temperature heat source. In the case of water, the boiling point is 100 ° C at atmospheric pressure, but it increases considerably when pressure is increased. Therefore, it is possible to operate only with a heat source having a high temperature.
하지만 작동유체를 물이 아닌 유기물을 사용하게 되면 물질에 따라서 높은 압력에서도 기화하는 온도가 100℃ 이하의 낮은 온도를 갖게 된다. 이러한 장점으로 인하여 산업체에서 발생되는 낮은 온도를 갖는 폐열로부터 전기를 얻을 수 있다.However, if the working fluid uses organic material, not water, the vaporization temperature at a high pressure depending on the material has a low temperature of 100 ° C or less. Because of this advantage, electricity can be obtained from waste heat with low temperature generated in industry.
랭킨사이클의 작동유체로 적용할 수 있는 유기물은 매우 많이 있으며, 앞으로도 계속 합성물질이 개발되어지면서 새로운 작동유체가 사용되어질 것이다.There are a lot of organics that can be applied as the working fluid of the Rankine cycle, and new synthetic fluids will be used in the future as synthesis materials are developed.
하지만 각각의 물질적 특성이 다르므로 유기랭킨사이클의 효율을 극대화시키기 위해 어느 작동유체를 사용할 것이며, 어떠한 혼합비율로 작동유체를 혼합하여 사용할 것인지를 결정하는 것은 상당히 복잡한 문제이다.However, because of their different physical properties, it is quite complicated to determine which working fluid will be used to maximize the efficiency of the organic Rankine cycle and to determine the mixing ratio of the working fluid at any mixing ratio.
한편, 유기랭킨사이클에 관한 종래기술로는 대한민국공개특허 제10-2016-0094763호가 있다.On the other hand, Korean Patent Laid-Open No. 10-2016-0094763 is a prior art related to the organic Rankine cycle.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 증발기 열원의 온도차 및 응축기 냉각수의 온도차의 평균값을 통해 유기랭킨사이클 시스템의 발전기 효율을 극대화 할 수 있는 최적의 작동유체 혼합율을 결정할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for optimizing the efficiency of a generator of a Rankine cycle system by using an average value of a temperature difference of an evaporator heat source and a temperature difference of a condenser cooling water There is a purpose to provide a method to decide.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은, 유기랭킨사이클 시스템에서 발전기가 최고 효율을 나타내는 작동유체의 혼합율을 결정하는 방법으로서, 열원이 증발기로 들어갈 때와 나올 때의 온도를 측정하는 단계; 냉각수가 응축기로 들어갈 때와 나올 때의 온도를 측정하는 단계; 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차의 온도 편차 평균값(
[수식 4][Equation 4]
또한, 유기랭킨사이클 시스템에서 발전기가 최고 효율을 나타내는 작동유체의 혼합율을 결정하는 방법으로서, 열원이 증발기로 들어갈 때와 나올 때의 온도를 측정하는 단계; 냉각수가 응축기로 들어갈 때와 나올 때의 온도를 측정하는 단계; 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차의 온도 편차 평균값(
[수식 5][Equation 5]
본 발명에 따른 유기랭킨사이클 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 최적의 작동유체 혼합율 결정 방법은 증발기 열원의 온도차 및 응축기 냉각수의 온도차의 평균값을 통해 최적의 작동유체 혼합율을 결정함으로써, 유기랭킨사이클 시스템의 발전기 효율을 극대화 할 수 있는 작동유체의 혼합율을 쉽고 간편하게 결정할 수 있는 효과가 있다.The optimum operating fluid mixing ratio determination method for maximizing the efficiency of the organic Rankine cycle system according to the present invention determines the optimum operating fluid mixing ratio based on the temperature difference of the evaporator heat source and the temperature difference of the condenser cooling water, The mixing ratio of the working fluid which can maximize the efficiency can be easily and easily determined.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 유기랭킨사이클을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 유기랭킨사이클 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 최적의 작동유체 혼합율 결정 방법에서 유기랭킨사이클의 변수 및 작동유체의 혼합율에 따른 발전기의 효율을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 유기랭킨사이클 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 최적의 작동유체 혼합율 결정 방법에서 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차가 같다고 가정한 경우에 온도차 및 증발기 입구 온도에 따라 발전기가 최고 효율을 나타낼 때의 R245fa의 질량 분율을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 유기랭킨사이클 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 최적의 작동유체 혼합율 결정 방법에서 증발기 및 응축기에서의 열원의 온도차 및 냉각수의 온도차에 따른 발전기가 최고 효율일 때의 R245fa의 질량 분율을 그래프로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 유기랭킨사이클 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 최적의 작동유체 혼합율 결정 방법에서 온도 편차의 평균 값(DTS_AVE)이 일정한 상태에서 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차가 상이한 경우에 발전기가 최고 효율을 보일 때의 R245fa의 질량 분율을 나타낸 도면이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing an organic Rankine cycle.
FIG. 2 is a graph showing the efficiency of a generator according to the variables of the organic Rankine cycle and the mixing ratio of the working fluid in a method of determining the optimal working fluid mixing ratio to maximize the efficiency of the organic Rankine cycle system of the present invention.
3 is a graph showing the relationship between the temperature difference of the evaporator heat source and the temperature of the condenser cooling water in the optimum operating fluid mixing ratio determination method for maximizing the efficiency of the organic Rankine cycle system of the present invention. Of the mass fraction of R245fa.
4 is a graph showing the relationship between the temperature difference of the heat source in the evaporator and the condenser and the mass fraction of R245fa when the generator is at the maximum efficiency according to the temperature difference of the cooling water in the optimum operating fluid mixing ratio determination method for maximizing the efficiency of the organic Rankine cycle system of the present invention Fig.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature difference of the evaporator heat source and the temperature of the condenser cooling water when the average value (DTS_AVE) of the temperature deviation is constant in the optimum working fluid mixing ratio determination method for maximizing the efficiency of the organic Rankine cycle system of the present invention. Is a graph showing the mass fraction of R245fa at the highest efficiency.
이하, 본 발명의 일실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail.
다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.However, some configurations which are not related to the gist of the present invention may be omitted or compressed, but the configurations omitted are not necessarily those not necessary in the present invention, and they may be combined by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. .
본 발명의 실시예에 따른 유기랭킨사이클 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 최적의 작동유체 혼합율 결정 방법은 증발기 열원의 온도차 및 응축기 냉각수의 온도차의 평균값을 통해 유기랭킨사이클 시스템의 발전기 효율을 극대화 할 수 있는 최적의 작동유체 혼합율을 결정할 수 있는 방법에 관한 것이며, 도 2 내지 도 5에 도시된 값들을 도출하기 위해, 시뮬레이션 프로그램으로 [Refprop]를 사용하였다.The optimum operating fluid mixing ratio determination method for maximizing the efficiency of the organic Rankine cycle system according to the embodiment of the present invention maximizes the efficiency of the generator of the Rankanken cycle system through the average value of the temperature difference of the evaporator heat source and the temperature difference of the condenser cooling water To determine the optimal working fluid mixing rate, and to derive the values shown in Figures 2 to 5, [Refprop] was used as the simulation program.
이를 위해 본 발명에서는 발전기의 효율을 극대화시키기 위한 최적의 작동유체 혼합율에 영향을 미치는 유기랭킨사이클의 변수들을 추출하였다.For this purpose, the present invention extracts the parameters of the organic Rankine cycle which influences the optimal working fluid mixing ratio to maximize the efficiency of the generator.
도 2는 유기랭킨사이클의 변수 및 작동유체의 혼합율에 따른 발전기의 효율을 나타낸 것이다.Fig. 2 shows the efficiency of the generator according to the variables of the organic Rankine cycle and the mixing ratio of the working fluid.
도 2에서 유기랭킨사이클의 변수 값들 중 좌측에 표시된 값은 유기랭킨사이클의 기준 변수이며, 이러한 기준 변수에 따른 작동유체의 혼합율 별 발전기의 효율이 최상단에 표시되어 있다.In FIG. 2, the values shown on the left side among the variable values of the organic Rankine cycle are reference variables of the organic Rankine cycle, and the efficiency of the generator by the mixing ratio of the working fluid according to the reference variable is indicated at the top.
또한, 기준 변수들 중 각각의 변수를 변화시켰을 때의 작동유체의 혼합율 별 발전기의 효율이 변화된 변수와 같은 줄에 표시되어 있다.In addition, the efficiency of the generator by the mixing ratio of the working fluid when each of the reference variables is changed is indicated on the same line as the changed variable.
도 2에서 하단에는 발전기 효율 값을 작동유체의 혼합율 별로 최고의 발전기 효율을 나타내는 값을 기준으로 하여 백분율로 나타낸 것이다.2, the generator efficiency value is expressed as a percentage based on the value indicating the highest generator efficiency according to the mixing ratio of the working fluid.
도 2에 도시된 바와 같이, 유기랭킨사이클의 기준 변수에서는 R1234yf : R245fa = 95 : 5 로 혼합되었을 때 발전기 효율이 3.37로 가장 높았으며, 변수 중 증발기 입구 온도(TS6, Liquid temp at the evaporator inlet), 증발기 열원의 온도차(DTS_EVAP) 및 응축기 냉각수의 온도차(DTS_COND)를 제외한 나머지 변수들은 값을 변화시켜도 상기와 동일한 결과가 나왔다.As shown in FIG. 2, the generator efficiency was highest at 3.37 when R1234yf: R245fa = 95: 5 was used as a reference variable in the organic Rankine cycle, and the temperature of the evaporator (TS6, Liquid temp at the evaporator inlet) , The temperature difference of the evaporator heat source (DTS_EVAP), and the temperature difference of the condenser cooling water (DTS_COND), the same result was obtained even when the value was changed.
반면, 변수 중 증발기 입구 온도, 증발기 열원의 온도차 및 응축기 냉각수의 온도차가 변화되었을 때에는 발전기 효율이 가장 높을 때의 작동유체의 혼합율이 변화하였다. 이때, 증발기 열원의 온도차는 열원이 증발기로 들어갈 때와 나올 때의 온도차를 말하며, 응축기 냉각수의 온도차는 냉각수가 응축기로 들어갈 때와 나올 때의 온도차를 말한다.On the other hand, when the temperature of the evaporator inlet temperature, the temperature difference of the evaporator heat source, and the temperature difference of the condenser cooling water were varied, the mixing ratio of the working fluid at the highest generator efficiency varied. In this case, the temperature difference of the evaporator heat source refers to the temperature difference when the heat source enters and exits the evaporator, and the temperature difference of the condenser cooling water refers to the temperature difference when the cooling water enters and exits the condenser.
구체적으로, 증발기 입구 온도가 28℃에서 50℃로 변화했을 때는 R1234yf : R245fa = 0 : 100 일 때, 즉, 작동유체가 R245fa 단일냉매일 때, 발전기 효율이 9.35로 가장 높았으며, 증발기 열원의 온도차 및 응축기 냉각수의 온도차가 4에서 8로 변화하였을 때에는 R1234yf : R245fa = 90 : 10 으로 혼합되었을 때, 발전기 효율이 각각 2.64 및 2.59로 가장 높았다.Specifically, when the inlet temperature of the evaporator changed from 28 ° C to 50 ° C, the generator efficiency was the highest at 9.35 when R1234yf: R245fa = 0: 100, that is, when the working fluid was R245fa single refrigerant, When the temperature difference of the condenser cooling water changed from 4 to 8, the generator efficiencies were highest at 2.64 and 2.59 when R1234yf: R245fa = 90:10, respectively.
이에 따라, 최고의 발전기 효율을 나타내는 작동유체의 혼합율은 증발기 입구 온도, 증발기 열원의 온도차 및 응축기 냉각수의 온도차에 영향을 받는 다는 것을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the mixing ratio of the working fluid showing the highest generator efficiency is influenced by the temperature of the evaporator inlet temperature, the temperature difference of the evaporator heat source, and the temperature difference of the condenser cooling water.
즉, 작동유체의 혼합율과 상기 세 가지 변수의 관계를 하기 수식 1과 같이 나타낼 수 있다.That is, the relationship between the mixing ratio of the working fluid and the above three variables can be expressed by Equation (1).
[수식 1][Equation 1]
ηORC = f(TS6(=evaporator inlet heat water temp), DTS_evaporator, DTS_condenser)ηORC = f (TS6 (= evaporator inlet heat water temp), DTS_evaporator, DTS_condenser)
(ηORC : 유기랭킨사이클 작동유체 혼합율)(? ORC: organic Rankine cycle working fluid mixing ratio)
이때, 상기 수식 1에서 작동유체의 혼합율은 상기 표 1에 나타난 바와 같이, R1234yf 및 R245fa의 혼합율을 나타내며, 이에 따라, 상기 수식 1을 하기 수식 2와 같이 나타낼 수 있다.In this case, the mixing ratio of the working fluid in
[수식 2][Equation 2]
여기서, R1234yf_mass fraction = 1.0 - R245fa_mass fractionHere, R1234yf_mass fraction = 1.0 - R245fa_mass fraction
상기 수직 2에서와 같이, R245fa의 질량 분율은 증발기 입구 온도, 증발기 열원의 온도차 및 응축기 냉각수의 온도차의 함수로 나타낼 수 있으며, R245fa의 질량 분율을 구하면, R1234yf의 질량 분율도 구할 수 있어, 최종적으로 작동유체의 혼합율을 구할 수 있다.As in the vertical 2 above, the mass fraction of R245fa can be expressed as a function of the evaporator inlet temperature, the temperature difference of the evaporator heat source, and the temperature difference of the condenser cooling water, and the mass fraction of R245fa can be obtained, The mixing ratio of the working fluid can be obtained.
여기서, 도 3은 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차가 같다고 가정한 경우에 온도차 및 증발기 입구 온도에 따라 발전기가 최고 효율을 나타낼 때의 R245fa의 질량 분율을 나타낸 것이다. 즉, 온도차 및 증발기 입구 온도를 고정시킨 상태에서 R245fa의 함량을 변화시키면서 발전기가 최고 효율을 나타내는 R245fa의 혼합율을 확인한 것이다.3 shows the mass fraction of R245fa when the generator exhibits the highest efficiency according to the temperature difference and the inlet temperature of the evaporator when the temperature difference of the evaporator heat source and the temperature difference of the condenser cooling water are assumed to be the same. In other words, the mixing ratio of R245fa, which shows the highest efficiency of the generator, was confirmed while the content of R245fa was changed while the temperature difference and the inlet temperature of the evaporator were fixed.
도 3에 도시된 바와 같이, 증발기 및 응축기에서의 열원 및 냉각수의 온도차가 4 내지 20일 때에는 R245fa의 질량 분율이 5 내지 50%일 때 발전기가 최고 효율을 나타내었다. 즉, 혼합냉매일 때 발전기가 최고 효율을 나타냈다.As shown in FIG. 3, when the temperature difference between the heat source and the cooling water in the evaporator and the condenser was 4 to 20, the generator exhibited the highest efficiency when the mass fraction of R245fa was 5 to 50%. That is, the generator showed the highest efficiency when mixed refrigerant.
반면, 증발기 및 응축기에서의 열원 및 냉각수의 온도차가 25 이상일 때에는 R245fa의 질량 분율이 100일 때, 즉, 단일냉매일 때 발전기가 최고 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when the temperature difference between the heat source and the cooling water in the evaporator and the condenser is 25 or more, it can be confirmed that the generator has the highest efficiency when the mass fraction of R245fa is 100, that is, when the refrigerant is a single refrigerant.
따라서, 증발기 및 응축기에서의 열원의 온도차 및 냉각수의 온도차가 동일하다는 가정 하에, 온도차가 4 내지 20의 범위를 벗어날 때에는 단일 작동유체일 때 발전기 효율이 최대치를 기록한다는 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that when the temperature difference is out of the range of 4 to 20, the generator efficiency records the maximum value in a single working fluid under the assumption that the temperature difference of the heat source and the cooling water temperature difference in the evaporator and the condenser are the same.
이에 따라, 본 발명에서는 증발기 및 응축기에서의 열원의 온도차 및 냉각수의 온도차가 4 내지 20일 때, 온도차와 R245fa의 질량 분율 간의 관계식을 도출하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 증발기 및 응축기에서의 열원의 온도차 및 냉각수의 온도차에 따른 발전기가 최고 효율일 때의 R245fa의 질량 분율을 그래프로 나타내었다. 이때, R245fa의 질량 분율은 평균값을 사용하였다.Accordingly, in the present invention, in order to derive a relational expression between the temperature difference and the mass fraction of R245fa when the temperature difference of the heat source in the evaporator and the condenser and the temperature difference of the cooling water is 4 to 20, And the mass fraction of R245fa when the generator has the highest efficiency according to the temperature difference of the cooling water. At this time, the mass fraction of R245fa was averaged.
도 4에 도시된 바와 같이, 증발기 및 응축기에서의 열원의 온도차 및 냉각수의 온도차에 따른 발전기가 최고 효율일 때의 R245fa의 질량 분율의 그래프가 직선에 가까운 형태를 보이고 있으며, 이에 따라, 직선으로 가정할 경우, y = 2.5986x - 6.0826 이라는 식을 도출할 수 있다.As shown in Fig. 4, the graph of the mass fraction of R245fa when the generator is at the maximum efficiency according to the temperature difference of the heat source and the cooling water temperature difference in the evaporator and the condenser is close to a straight line, , The equation y = 2.5986x - 6.0826 can be derived.
여기서, y는 발전기가 최고효율일 때의 R245fa의 질량 분율이고, x는 증발기 및 응축기에서의 열원의 온도차 및 냉각수의 온도차(DTS)이며, 이를 상기 식에 적용하면 하기 수식 3과 같이 나타낼 수 있다.Where y is the mass fraction of R245fa when the generator is at full efficiency and x is the temperature difference of the heat source and the temperature difference of the cooling water in the evaporator and condenser and can be expressed as
[수식 3][Equation 3]
이때, 상기 수식 3에서는 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차가 동일한 경우로 가정하였으나, 실제로는 온도 편차가 서로 상이 할 수 있다.In the equation (3), it is assumed that the temperature difference of the evaporator heat source and the temperature difference of the condenser cooling water are the same, but the temperature deviations may be different from each other.
이에 따라, 온도 편차의 평균 값(DTS_AVE)이 일정한 상태에서 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차가 상이한 경우에 발전기가 최고 효율을 보일 때의 R245fa의 질량 분율을 도 5에 나타내었다. 이때, 온도 편차의 평균값이 각각 10 및 15로 일정할 때 발전기가 최고 효율을 보일 때의 R245fa의 질량 분율을 온도 편차가 서로 동일할 때의 R245fa의 질량 분율과 비교하였다.FIG. 5 shows the mass fraction of R245fa when the generator exhibits the highest efficiency when the temperature difference between the evaporator heat source and the condenser cooling water is different in the state where the average value (DTS_AVE) of the temperature deviation is constant. At this time, the mass fraction of R245fa when the average value of temperature deviation was constant at 10 and 15, respectively, was compared with the mass fraction of R245fa when the temperature deviations were equal to each other.
도 5에 도시된 바와 같이, 온도 편차의 평균값이 10인 경우에 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차가 상이한 경우와 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차가 각각 10으로 동일할 때, 발전기가 최고 효율을 나타내는 R245fa의 질량 분율을 비교해보면, 5% 이내의 편차를 보이는 것을 알 수 있으며, 이는 온도 편차의 평균값이 15인 경우에도 동일한 것을 알 수 있다.5, when the average value of the temperature deviation is 10, when the temperature difference between the evaporator heat source and the condenser cooling water is different, and when the temperature difference between the evaporator heat source and the condenser cooling water is 10, Comparing the mass fraction of R245fa showing the efficiency, it can be seen that the deviation is within 5%, which is the same even when the average value of the temperature deviation is 15. [
이에 따라, 상기 수식 3의 DTS값을 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차의 온도 편차 평균값(
[수식 4][Equation 4]
수식 4에 나타난 바와 같이, 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차의 온도 편차 평균값(
이때, 증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차의 온도 편차 평균값(
상기 수식 4는 작동유체가 2개일 때의 혼합율을 구할 수 있으며, 작동유체가 4개일 경우에는 하기 수식 5를 통해 혼합율을 구할 수 있다.In Equation (4), the mixing ratio when the working fluid is two can be obtained. When the working fluid is four, the mixing ratio can be obtained through the following Expression (5).
[수식 5][Equation 5]
상기 수식 5에서 추가된 작동유체인 R1233zd는 R245fa와 동일한 특성을 가지며, R134a는 R1234yf와 동일한 특성을 가지는 작동유체이다.The hydraulic oil chain R1233zd added in
따라서, 동일한 특성을 가지는 작동유체라는 가정 하에, 작동유체의 개수에 제한 없이, 발전기가 최고 효율을 나타낼 때의 작동유체의 혼합율을 상기 수식 5를 통해 결정할 수 있다.Therefore, under the assumption that the working fluid has the same characteristics, the mixing ratio of the working fluid when the generator exhibits the highest efficiency can be determined through Equation (5) without any limitation on the number of working fluids.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어나지 않고 본 발명을 다양하게 변경하고 변형할 수 있다는 사실은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부한 청구범위 및 그와 균등한 범위로 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be defined in the appended claims and their equivalents.
Claims (2)
열원이 증발기로 들어갈 때와 나올 때의 온도를 측정하는 단계;
냉각수가 응축기로 들어갈 때와 나올 때의 온도를 측정하는 단계;
증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차의 온도 편차 평균값(
하기 수식 4를 통해 발전기가 최고 효율을 나타내는 작동유체의 혼합율을 결정하는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 최적의 작동유체 혼합율 결정 방법.
[수식 4]
CLAIMS What is claimed is: 1. A method for determining a mixing ratio of a working fluid in which the generator exhibits the highest efficiency in an organic Rankine cycle system,
Measuring the temperature when the heat source enters and exits the evaporator;
Measuring the temperature at which the cooling water enters and exits the condenser;
The temperature difference between the temperature difference of the evaporator heat source and the temperature difference of the condenser cooling water
Wherein the generator determines the mixing ratio of the working fluid exhibiting the highest efficiency through the following equation (4): " (1) "
[Equation 4]
열원이 증발기로 들어갈 때와 나올 때의 온도를 측정하는 단계;
냉각수가 응축기로 들어갈 때와 나올 때의 온도를 측정하는 단계;
증발기 열원의 온도차와 응축기 냉각수의 온도차의 온도 편차 평균값(
하기 수식 5를 통해 발전기가 최고 효율을 나타내는 작동유체의 혼합율을 결정하는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클 시스템의 효율을 극대화시키기 위한 최적의 작동유체 혼합율 결정 방법.
[수식 5]
Measuring the temperature when the heat source enters and exits the evaporator;
Measuring the temperature at which the cooling water enters and exits the condenser;
The temperature difference between the temperature difference of the evaporator heat source and the temperature difference of the condenser cooling water
Wherein the generator determines the mixing ratio of the working fluid exhibiting the highest efficiency through the following equation (5): " (5) "
[Equation 5]
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| CN113591329A (en) * | 2021-08-30 | 2021-11-02 | 北京工业大学 | Numerical method based on cold source temperature of shell-and-tube condenser in cross-season organic Rankine cycle system |
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-
2017
- 2017-11-29 KR KR1020170161349A patent/KR102041787B1/en active IP Right Grant
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| KR102041787B1 (en) | 2019-11-07 |
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