MX2010004845A

MX2010004845A - Sistema y metodo mejorados para ciclo rankine organico.

Info

Publication number: MX2010004845A
Application number: MX2010004845A
Authority: MX
Inventors: Matthew Alexander Lehar; Sebastian W Freund; Giacomo Seghi
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2010-11-18
Also published as: EP2423473B1; CA2701284A1; BRPI1001549A2; EP2423473A2; US20100281864A1; CA2701284C; BRPI1001549B8; CN101881192B; CN101881192A; EP2423473A3; BRPI1001549B1

Abstract

Se proporciona un sistema (10) ORC configurado para limitar la temperatura de un fluido (14) de trabajo por debajo de una temperatura umbral. El sistema (10) ORC incluye una fuente (16) de calor configurada para transportar un fluido (18) de calor residual. El sistema (10) ORC también incluye un intercambiador (20) acoplado con una fuente (16) de calor, en donde el intercambiador de calor incluye múltiples características internas (84) y externas (82) de mejora. Las características externas (82) de mejora están configuradas para reducir un primer coeficiente de transferencia de calor entre el fluido (14) de trabajo y el fluido (18) de calor residual desde la fuente (16) de calor, externa al intercambiador (20) de calor. Las características internas (84) de mejora están configuradas para incrementar un segundo coeficiente de transferencia de calor entre el fluido (14) de trabajo y el fluido (18) de calor residual desde una fuente (16) de calor, interna al intercambiador (20) de calor.

Description

SISTEMA Y MÉTODO MEJORADOS PARA CICLO RANKINÉ ORGÁNICO Referencia Cruzada con Solicitudes Relacionadas Esta solicitud se relaciona con la siguiente Solicitud de Patente Co- Pendiente de Estados Unidos, No. de Serie (Expediente del Abogado No. 233702-1), titulada "Organic Rankine Cycle Method and System" ("Un Sistema y Método para un Ciclo Rankine Orgánico"), cedida al mismo cesionario de esta solicitud y presentada con la misma, cuya totalidad se incorpora aquí como referencia.

Campo de la Invención La invención se relaciona en general con sistemas de ciclo Rankine orgánico (ORC) y más en particular, a un sistema y método económicos para el mismo.

Antecedentes de la Invención Con la llegada de la crisis energética y con la necesidad de conservar y utilizar más eficientemente la energía disponible, los sistemas de ciclo Rankine se han utilizado para capturar el llamado "calor residual", que de otra forma se pierden en la atmósfera, y como tal, es dañino para el ambiente ya que requiere más combustible para la producción de energía que el necesario. Las fuentes comunes del calor residual que en la actualidad descargan al amiente son las fuentes geotérmicas y el calor de otros tipos de motores como los motores de turbina de gas, que dejan escapar suficiente calor en sus gases de escape, y motores recíprocos, que proporcionan calor en sus gases de escape y en los líquidos de enfriamiento, tal como agua y lubricantes. En general, se han desarrollado sistemas ORC que se modernizan para las pequeñas y medianas turbinas de gas, con el fin de capturar la corriente de gas con calor residual una salida de energía. Un fluido de trabajo, utilizados en tales ciclos típicamente es un hidrocarburo aproximadamente a la presión atmosférica. Sin embargo, el fluido de trabajo puede degradarse más allá de una temperatura crítica, tal como 500 grados C. En tal sistema de turbina, la temperatura del escape se puede comparar con tales altas temperaturas, y por lo tanto, existe la probabilidad de la degradación del fluido de trabajo debido a la exposición directa del gas de calor residual desde el escape. Con el fin de evitar el problema antes mencionado, por lo general, se utiliza un sistema intermedio de fluido térmico utilizado para transportar el calor desde el escape a un calentador de ciclo Rankine orgánico. En un ejemplo, el fluido es aceite. Sin embargo, el sistema intermedio de fluido térmico representa hasta aproximadamente un cuarto del costo del ORC completo. Además, el sistema intermedio de fluido térmico y los intercambiadores de calor requieren una diferencia muy alta de temperatura, lo cual resulta en un incremento en el tamaño y eri una disminución general en la efectividad. Por lo tanto, sería conveniente un sistema ORC mejorado que solucione uno o más de los problemas antes mencionados.

Breve Descripción de la Invención De conformidad con una modalidad de la invención, se proporciona un sistema ORC que está configurado para limitar la temperatura del fluido de trabajo por debajo de una temperatura umbral. El sistema ORC incluye una fuente de calor configurada para proporcionar el fluido del calor residual. El sistema ORC también incluye un intercambiador de calor acoplado con la fuente de calor, en donde el intercambiador de calor incluye múltiples características internas y externas de mejora. Las características externas de mejora están configuradas para reducir un primer coeficiente de transferencia de calor entre el fluido de trabajo y el fluido de calor residual desde la fuente de calor, externa al intercambiador de calor. Las características internas de mejora están configuradas para incrementar un segundo coeficiente de transferencia de calor entre el fluido de trabajo y el fluido de calor residual desde una fuente de calor, interna al intercambiador de calor. De conformidad con otra modalidad de la invención, se proporciona un método para limitar la temperatura de un fluido de trabajo por debajo de una temperatura umbral en un ORC. El método incluye proporcionar una fuente de calor configurada para transportar el fluido de calor residual. El método también incluye proporcionar un intercambiador de calor acoplado con la fuente de calor, en donde el intercambiador de calor incluye múltiples características internas y externas de mejora. Las características externas de mejora están configuradas para reducir un primer coeficiente de calor entre el fluido de trabajo y un fluido de calor residual desde la fuente de calor, externa al intercambiador de calor. Las características internas de mejora están configuradas para incrementar un segundo coeficiente de transferencia de calor entre el fluido de trabajo y el fluido de calor residual desde una fuente de calor, interna al intercambiador de calor. De conformidad con otra modalidad de la invención, un sistema, ORC está configurado para limitar la temperatura de un fluido de trabajó por debajo de una temperatura umbral. El sistema ORC incluye una fuente de calor configurada para proporcionar el fluido de calor residual. El sistema incluye un intercambiador de calor acoplado con la fuente de calor. El intercambiador de calor incluye un evaporador configurado para recibir el fluido de calor residual desde la fuente de calor y para evaporar el fluido de trabajo, el evaporador también está configurado para permitir el intercambio de calor entre el fluido de calor residual y el fluido de trabajo evaporado. El intercambiador de calor también incluye un supercalentador configurado para recibir el fluido de calor residual desde el evaporador, el fluido de calor residual está a una temperatura relativamente más baja debido al intercambio de calor y permite el contacto con el fluido de trabajo a una temperatura más elevada. El intercambiador de calor también incluye un pre-calentador configurado para recibir el fluido de calor residual desde el supercalentador y permitir el contacto con el fluido de trabajo en un estado líquido, en donde el evaporador, el super-calentador y el pre-calentador incluyen múltiples características internas y externas de mejora. Las características externas de mejora están configuradas para reducir un primer coeficiente de transferencia de calor entre el fluido de trabajo y el fluido de calor residual desde la fuente de calor, externa al intercambiador de calor. Las características internas de mejora están configuradas para incrementar un segundo coeficiente de transferencia de calor entre el fluido de trabajo y el fluido de calor residual desde la fuente de calor, interna al intercambiador de calor.

Breve Descripción de los Dibujos Estas y otras características y ventajas y aspectos de la presente invención se comprenderán mejor cuando se lea la siguiente descripción detallada junto con los dibujos acompañantes, en donde los números ¡guales representan partes iguales a través de los dibujos, en donde: La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema ORC configurado para limitar la temperatura de un fluido de trabajo por debajo de una temperatura umbral, de conformidad con una modalidad de la invención. La Figura 2 es una ilustración gráfica de las temperaturas del fluido de trabajo dentro del intercambiador de calor que emplea al sistema' ORC de la Figura 1. La Figura 3 es una ilustración esquemática de otro sistema ORC ejemplificativo configurado para limitar la temperatura del fluido de trabajo por debajo de una temperatura umbral de conformidad con una modalidad de la invención. La Figura 4 es una representación gráfica de las temperaturas del fluido de trabajo dentro de un intercambiador de calor que emplea el sistema ORC de la Figura 3. La Figura 5 es un diagrama de flujo que representa los pasos en un método para limitar la temperatura del fluido de trabajo por debajo de una temperatura umbral en un ORC, de conformidad con una modalidad de la invención. La Figura 6 es un diagrama de flujo que representa los pasos en un método para proporcionar un sistema ORC de conformidad con una modalidad de la invención.

Descripción Detallada de la Invención Como se describe con detalle a continuación, las modalidades de la invención incluyen un sistema y un método para un ciclo Rankine orgánico (ORC) para limitar la temperatura de un fluido de trabajo dentro del sistema, por debajo de una temperatura umbral. En una modalidad, el sistema y el método proporcionan un fluido de calor residual que fluye dentro de varias secciones de un intercambiador de calor para permitir un intercambio óptimo de calor entre el fluido de calor residual y el fluido de trabajo, lo cual evita el sobre-calentamiento del fluido de trabajo. En otra modalidad, el intercambiador de calor incluye características internas y externas de mejora para proporcionar un intercambio de calor óptimo entre el fluido del calor residual y el fluido de trabajo. Se debe hacer notar que ambas modalidades se pueden emplear una junto con la otra. Como se utiliza aquí, el término "temperatura umbral" se refiere a temperaturas que varían en un intervalo entre aproximadamente 250 y aproximadamente 350°C. Con referencia a los dibujos, la Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema 10 de ciclo Rankine orgánico (ORC) configurado para limitar la temperatura de un fluido 14 de trabajo por debajo de una temperatura umbral. El sistema 10 incluye una fuente 16 de calor que transporta el fluido 18 de calor residual a una temperatura de entre por ejemplo, aproximadamente 400 y 600 grados C. Un intercambiador 20 de calor se acopla con la fuente 16 de calor y está configurado para facilitar el intercambiador de calor entre el fluido 14 de trabajo y el fluido 18 de calor residual en una manera que no sobrecaliente el fluido 14 de trabajo, como será descrito con más detalle después. El intercambiador 20 de calor incluye un evaporador 22 que recibe un flujo de entrada del fluido 14 de trabajo y evapora el fluido 14 de trabajo. El evaporador 22 recibe un fluido 18 de calor residual desde la fuente 16 de calor y promueve el intercambio de calor entre el fluido 18 de calor residual y el fluido 15 de trabajo evaporado, que está a una temperatura relativamente baja, por ejemplo, entre aproximadamente 150°C y aproximadamente 300°C, y produce un flujo de salida del evaporador que incluye un fluido 23 de calor residual de baja temperatura y un fluido 25 de trabajo de alta temperatura. En una modalidad, la temperatura del fluido 25 de trabajo de temperatura elevada, que sale del evaporador 22 es de aproximadamente 230°C. En otra modalidad ejemplificativa, el fluido 18.de calor residual y el fluido 25 de trabajo están en una configuración de flujo paralelo en el evaporador 22. El término "configuración de flujo paralelo" se refiere al calor que es transferido desde una entrada de la fuente 16 de calor hasta una entrada del evaporador 22 y de la misma forma, desde una salida de la fuente 16 de calor hasta una salida del evaporador 22. El flujo de salida del evaporador desde el evaporador 22 se transporta a un super-calentador 24. El super-calentador 24 también calienta el fluido 25 de trabajo a una temperatura elevada para producir un fluido 29 de trabajo a una temperatura relativamente más alta dentro del intercambiador 20 de calor comparada con las temperaturas del fluido de trabajo en el evaporador 22 y en el pre-calentador 28. El super-calentador 24 promueve el intercambio de calor entre el fluido 29 de trabajo de una temperatura relativamente más alta y el fluido 23 de calor residual de temperatura relativamente más baja para producir un flujo de salida del super-calentador que incluye al fluido 27 de calor residual de temperatura elevada. Se debe hacer notar que el fluido 18 de calor residual directamente desde la fuente 16 de calor está a una temperatura más alta comparado con el fluido 23 de calor residual de temperatura más baja que entra en el super-calentador 24. Por lo tanto, al permitir que el fluido 18 de calor residual entre en el evaporador 22 antes de entrar en1 el supercalentador 24, se evita el contacto del fluido 29 de trabajo de temperatura relativamente más alta contenido en el super-calentaddr 24 con el fluido 18 de calor residual desde la fuente 16 de calor que también está a una temperatura relativamente más alta. De este modo, se elimina la degradación potencial de la película del fluido de trabajo debido1 al contacto con el fluido 18 de calor residual de temperatura relativamente más alta desde la fuente 16 de calor. El fluido 27 de calor residual de temperatura elevada sale del super-calentador 24 y se transporta a un pre-calentador 28. En una modalidad, la temperatura del fluido 27 de calor residual de temperatura elevada que sale del super-calentador está entre aproximadamente 375 y aproximadamente 425°C. El pre-calentador 28 contiene un fluido 29 de trabajo de temperatura relativamente más baja en un estado líquido y promueve el intercambio de calor entre el fluido 29 de temperatura relativamente más baja y el fluido 27 de calor residual de temperatura elevada, lo cual resulta en un fluido 31 de calor residual de temperatura relativamente más baja que sale del intercambiador 20 de calor. En una modalidad, el fluido 29 de trabajo de temperatura relativamente más baja y el fluido 27 de calor residual de temperatura elevada están en una configuración de contra-flujo en el pre-calentador 28. En una modalidad contemplada en la actualidad, el fluido 14 de trabajo es un hidrocarburo. Los ejemplos no limitantes de hidrocarburo incluyen por lo menos uno seleccionado del grupo de ciclopentano, n-pentano, propano, butano,; n-hexano y cíclohexano . En otra modalidad, la fuente de calor incluye un escape de una turbina de gas. En otra modalidad, el fluido de calor residual está en un estado gaseoso. La Figura 2 es una ilustración 50 gráfica de las temperaturas 52 del fluido de calor residual, las temperaturas 54 de la película del fluido de trabajo y las temperaturas 56 en masa del fluido de trabajo en las secciones del pre-calentador, del evaporador y del super-calentador de un intercambiador de calor que emplea el arreglo de flujo de la Figura í. La ilustración 50 gráfica es el resultado de una simulación. El eje X 51 representa la longitud de flujo como una fracción de la longitud total del intercambiador de calor, mientras el eje Y 53 representa las temperaturas en grados Celsius. Como se ilustra, las temperaturas 52 del fluido de calor residual incrementan de aproximadamente 100°C a una longitud mínima de flujo en la sección 58 del pre-calentador a aproximadamente 510°C a una longitud de flujo de 1 unidad en la sección del super-calentador 62. De manera similar, las temperaturas 54 de película del fluido de trabajo en contacto con el fluido de calor residual incrementan de aproximadamente 80°C en el pre-calentador para variar entre aproximadamente 244°C y aproximadamente 273°C en el evaporador 60, y también para alcanzar una temperatura de aproximadamente 240°C en el super-calentador 62, lo cual está por debajo de la temperatura umbral del fluido de trabajo. Las temperaturas 56 en masa del fluido de trabajo también incrementan de aproximadamente 71°C en el pre-calentador, para variar entre aproximadamente 233°C y 231°C en el evaporador y también, para alcanzar una temperatura de aproximadamente 240°C en el super-calentador. Un pequeño vacío entre la temperatura en masa y la temperatura de la película del fluido de trabajo, especialmente en la sección del super-calentador, es claramente indicativa de una mayor estabilidad de la temperatura de película en el super-calentador y limita la temperatura a un límite seguro. La Figura 3 es una ilustración esquemática de otra modalidad ejemplificativa del sistema 70 ORC para limitar la temperatura del fluido.71 de trabajo por debajo de una temperatura umbral. Una fuente 74 de calor introduce el fluido 76 de calor residual dentro de un intercambiador 78 de calor. El intercambiador 78 de calor incluye múltiples características internas 84 y/o externas 82 de mejora. En la modalidad ilustrada, las características incluyen aletas. Las características de mejora externa están configuradas para reducir un primer coeficiente de transferencia de calor entre el fluido 71 de trabajo y el fluido 76 de calor residual, externo al intercambiador 78 de calor. Un ejemplo no limitante de la característica externa de mejora incluyen aletas. De manera similar, las características internas de mejora están configuradas para incrementar el segundo coeficiente de transferencia de calor entre el fluido 71 de trabajo y el calor residual 76, interno al intercambiador 78 de calor. Los ejemplos no limitantes de las características internas de mejora incluyen aletas internas, turbuladores y superficies de ebullición. En una modalidad, el intercambiador 78 de calor incluye un pre-calentador, un evaporador y un super-calentador. Como se ¡lustra aquí, un fluido 71 de trabajo entre en el pre-calentador 92 en un estado líquido. El pre-calentador 92 incluye aletas 93 externas y separadas uniformemente a longitudes iguales una entre otra. Además, el fluido 71 de trabajo entra en el evaporador 94. Una porción 96 del evaporador 94 incluye aletas 98 externas a longitudes más cortas que en el pre-calentador 92 y están separadas uniformemente. Una porción 102 del evaporador incluye aletas 104 externas y aletas 106 internas;. Las aletas 104 externas están a longitudes más cortas que las de las aletas 98 y típicamente, están separadas uniformemente. Las aletas 106 internas están dispuestas para incrementar un primer coeficiente de transferencia de calor entre el fluido 71 de trabajo y el fluido 76 de calor residual, mientras reduce la temperatura de pared del evaporador experimentada por una película del fluido 71 de trabajo. En una modalidad particular, el primer coeficiente de transferencia de calor varía entre aproximadamente 3000 y 5000 W/m2-K en el lado del fluido, y tiene un valor de aproximadamente 100 W/m2-K en un lado del fluido del calor residual, en la modalidad en donde el fluido es un gas. El área de las aletas se reduce en secciones del intercambiador 78 de calor, en donde el fluido 71 de trabajo es vulnerable al sobre-calentamiento. De manera similar, con el fin de compensar, el área de las aletas se incrementa en secciones en donde el fluido 71 de trabajo no es vulnerable al sobre-calentamiento y para reducir un segundo coeficiente de transferencia de calor externo al intercambiador 78 de calor. En una modalidad ejemplificativa, el segundo coeficiente de transferencia de calor varía entre aproximadamente 20000 a aproximadamente 40000 W/m2-l en el lado del fluido y tiene un valor de aproximadamente 100 W/rriA2-K en el lado del fluido de calor residual, en la modalidad en donde el fluido es un gas. Además, puede haber pocas o puede no haber aletas externas dispuestas en el super-calentador 108, mientras se pueden arreglar aletas 110 internas. En una modalidad ejemplificativa, un tercer coeficiente de transferencia de calor, en el lado del fluido de trabajo del super-calentador, tiene un valor de aproximadamente 15000 W/m2-K. La Figura 4 es una ilustración 120 gráfica, esquemática de las temperaturas ejemplificativas de un fluido de trabajo en un pre-calentador, evaporador y un super-calentador del intercambiador 78 de calor (Figura 3). El eje X 122 representa varias secciones del ¡ntercambiador de calor, específicamente, el pre-calentador 124 (también referido como "eco" en la Figura 4), el evaporador 126 (también referido como "calentador" en la Figura 4) y el super-calentador 128. El eje Y 130 representa la temperatura en grados Celsius. La curva 134 representa la temperatura de un fluido de calor residual desde el escape. La temperatura en la salida de escape, representada por el número 136 de referencia, incrementa muy rápidamente a través del pre-calentador, el evaporador y el supercalentador en la ubicación de la salida del escape, representada por el número 138 de referencia. De manera similar, la curva 140 representa la temperatura del fluido de trabajo, la cual incrementa al inicio desde una entrada del fluido de trabajo, representada por el número 142 de referencia, en un pre-calentador 124, para alcanzar un estado 144 estable en el evaporador 126 y también incrementa un poco, como se muestra por el 146, en el super-calentador 128. Se debe notar que la temperatura del fluido de trabajo se mantiene por debajo de la temperatura umbral, indicada por la línea 150 horizontal, en el evaporador y en el super-calentador. La Figura 5 es un diagrama de flujo que representa los pasos en un método 170 ejemplificativo paYa limitar la temperatura de un fluido de trabajo por debajo de una temperatura umbral en el sistema ORC. El método 170 incluye introducir el fluido de calor residual dentro del intercambiador de calor en el paso 172, en donde el intercambiador de calor incluye un evaporador, un super-calentador y un pre-calentador. El fluido de calor residual se transporta dentro del evaporador en el paso 174 para promover el intercambio de calor entre el fluido de calor residual y el fluido de trabajo a una temperatura elevada evaporado dentro del evaporador para producir un flujo de salida del evaporador, que incluye un fluido de calor residual de baja temperatura. En una modalidad particular, el fluido de corriente se transporta en una configuración de flujo paralelo con el fluido de trabajo en el evaporador. El fluido de calor residual de temperatura más baja entonces se transporta desde el evaporador a un super-calentador en el paso 176 para promover el intercambio de calor entre el fluido de calor residual de temperatura más baja y un fluido de trabajo con una temperatura relativamente más alta contenido en el supercalentador y también para producir un fluido de salida del super-calentador que incluye un fluido de calor residual de temperatura elevada. En una modalidad, el fluido de calor residual de temperatura más baja se transporta a una temperatura entre aproximadamente 425 a aproximadamente 475 °Celsius. El fluido de calor residual de temperatura elevada también se transporta desde el super-calentador dentro de un pre-calentador en el paso 178 para promover el intercambio de calor con un fluido de trabajo con una temperatura relativamente más baja en un estado líquido contenido en el pre-calentador. En otra modalidad, el fluido de calor residual de temperatura más baja y el fluido de calor residual de temperatura elevada se transportan al super-calentador y al pre-calentador respectivamente, en una configuración de contra-flujo con el fluido, de trabajo. La Figura 6 es un diagrama de flujo que representa los pasos en un método 190 para proporcionar un sistema de ciclo Rankine orgánico para limitar la temperatura de un fluido de trabajo por debajo de una temperatura umbral. El método 190 incluye proporcionar una fuente de calor configurada para transportar el fluido de calor residual en el paso 192. Un intercambiador de calor está acoplado con la fuente de calor y es provisto en el paso 194. El intercambiador de calor incluye múltiples de por lo menos una característica interna y externa de mejora, en donde las características externas de mejora están configuradas para reducir, un primer coeficiente de transferencia de calor entre el fluido de trabajo y el fluido de calor residual desde la fuente de calor, externa al intercambiador de calor. Además, las características internas de mejora están configuradas para incrementar un segundo coeficiente de transferencia de calor entre el fluido de trabajo y el calor residual desde la fuente de calor, interna al intercambiador de calor. En una modalidad, el proporcionar el intercambiador de calor incluye proporcionar por lo menos uno de un pre-calentador, un evaporador o un super-calentador. En otra modalidad, las características externas de mejora incluyen aletas. En otra modalidad, las características internas de mejora incluyen aletas, turbuladores y superficies de ebullición. Las diferentes modalidades de un sistema de ciclo Rankine orgánico y de un método para limitar la temperatura del fluido de trabajo proporcionan un medio altamente eficiente para evitar el sobrecalentamiento y la descomposición del fluido de trabajo. El sistema y el método también eliminan el uso de los circuitos de fluido intermedios, comúnmente utilizados, lo cual reduce el costo y la complejidad. Las técnicas también permiten un tamaño de planta reducido, permiten él uso de una amplia variedad de aplicaciones, tales como, sin limitar, plataformas petroleras en la costa, en donde el espacio es una preocupación principal. Por supuesto, se debe entender que no necesariamente todos los objetivos y ventajas antes descritos se pueden lograr de conformidad con una modalidad particular. Por ejemplo, las personas experimentadas en la técnica podrán reconocer que los sistemas y las técnicas aquí descritas se pueden incorporar o llevar a cabo en una manera que alcanza u optimiza una ventaja o grupo de ventajas como se enseñan aquí sin necesariamente alcanzar otros objetivos o ventajas, como se enseñan o sugieren aquí. Además, las personas experimentadas en la técnica podrán reconocer que se pueden intercambiar las diferentes características de las diferentes modalidades. Por ejemplo, el uso de una configuración dé flujo paralelo entre el fluido de trabajo y el fluido de calor residual descrita con respecto a una modalidad, se puede adaptar para usarse con un intercambiador de calor que incluye características externas de mejora y características internas de mejora descritas una con respecto a la otra.. De manera similar, las diferentes características descritas, así como otros equivalentes para cada característica, se pueden mezclar y configurar por las personas experimentadas en la técnica para construir sistemas y técnicas adicionales de conformidad con los principios de la presente invención. Aunque solamente se han ilustrado y descrito varias características de la invención, muchas modificaciones y cambios serán evidentes para las personas experimentadas en la técnica. Por lo tanto, se debe entender que las reivindicaciones anexas tienen el propósito de abarcar todas las modificaciones y cambios que caigan dentro del verdadero espíritu de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema (10) de ciclo Rankine orgánico configurado para limitar la temperatura de un fluido (14) de trabajo por debajo de una temperatura umbral, el sistema está caracterizado porque comprende: una fuente (16) de calor configurada para proporcionar el fluido de calor residual (18); un intercambiador (20) de calor acoplado con la fuente (16) de calor, el intercambiador (20) de calor comprende: una pluralidad de por lo menos una de características internas (84) y externas (82) de mejora, en donde las características externas (82) de mejora están configuradas para reducir un primer coeficiente de transferenciá de calor entre el fluido (14) de trabajo y el fluido (18) de calor residual desde la fuente (16) de calor, externa al intercambiador (20) de calor, y las características internas (84) de mejora están configuradas para incrementar un segundo coeficiente de transferencia de calor entre el fluido (14) de trabajo y el fluido (18) de calor residual desde la fuente (16) de calor, interna al intercambiador (20) de calor.

2. El sistema (10) de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ¡ntercambiador (20) de calor comprende un pre-calentador (28), un evaporador (22) y un super-calentador (24).

3. El sistema (10) de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las características externas (82) de mejora comprenden aletas (93).

4. El sistema (10) de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las características internas (82) de mejora comprenden aletas internas o turbuladores o superficies de ebullición.

5. El sistema (10) de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente (16) de calor está configurada para introducir un fluido de calor residual dentro del pre-calentador (28) o dentro del evaporador (22).

6. El sistema (10) de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura umbral comprende aproximadamente 300°C.

7. Un método (190) para proporcionar un sistema de ciclo Rankine orgánico para limitar la temperatura de un fluido de trabajo por debajo de una temperatura umbral, el método está caracterizado porque comprende: proporcionar (192) una fuente de calor configurada para transportar el fluido de calor residual; i proporcionar (194) un intercambiador de calor acoplado con la fuente de calor, el intercambiador de calor comprende: una pluralidad de por lo menos una de características internas y externas de mejora, en donde las características externas de mejora están configuradas para reducir un primer coeficiente de transferencia de calor entre el fluido de trabajo y el fluido de calor residual desde la fuente de calor, externa al intercambiador de calor, y las características internas de mejora están configuradas para incrementar un segundo coeficiente de transferencia de calor entre el fluido de trabajo y el fluido de calor residual desde la fuente de calor, interna al intercambiador de calor.

8. El método (190) de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el proporcionar (194) un ¡ntercambiador de calor comprende proporcionar por lo menos uno de un pre-calentador, un evaporador o un super-calentador.

9. El método (190) de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque las características externas (82) de mejora comprenden aletas (93).

10. El método (190) de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque las características internas (84) de mejora comprende aletas, turbuladores y superficies de ebullición.