A Study on the Improvement for Cycle Efficiency of Closed-type OTEC

A study on the improvement for cycle efficiency of closed-type ocean thermal energy conversion (OTEC) was studied to obtain the basic data for the optimal design of cycle. For that, OTEC cycle with a generator, a reheater and a multi-turbine was simulated and analyzed. The basic thermodynamic model for OTEC is Rankine cycle and the surface seawater of $26^{\circ}C$ and deep seawater of $5^{\circ}C$ were used for the heat source of evaporator and condenser, respectively. Ammonia is used as the working fluid. The cycle efficiency increased when generator is added with 0.9 generator effectiveness. When the reheater and multi-turbine are applied in the basic cycle, the cycle efficiency showed 3.14% and the capacity of heat exchanger decreased for same total cycle power. For the OTEC cycle with the generator, the reheater and the multi-turbine showed the highest cycle efficiency and increased the efficiency by more than 6.5% comparing with the basic OTEC cycle.

폐쇄형 해양온도차발전 사이클 효율 향상 방안

본 연구에서는 폐쇄형 해양온도차발전 효율 향상 방안으로 재열기, 재생기 및 다단 터빈을 적용하여 각 사이클 성능을 비교 분석하였다. 기화기 증발 열원으로 $26^{\circ}C$의 해양표층수를 이용하고 응축기 냉각 열원으로 $5^{\circ}C$의 해양심층수를 이용하는 것으로 가정하였고, 작동유체로는 암모니아를 적용하였다. 3가지 효율 향상 방안에 대한 사이클 효율, 응축기 및 증발기 용량 등 사이클 성능을 비교 분석하였다. 기본 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 재생기를 적용하기 위해서 사이클 시뮬레이션을 수행한 결과, 재생기 부착을 위한 열교환 라인은 터빈 출구 작동유체와 펌프 출구의 작동유체를 열교환하는 것이 사이클 효율 향상에 기여하는 것으로 나타났다. 또한, 기본 사이클에 유용도 0.9의 재열기를 적용한 결과, 터빈 2기를 적용시 사이클 효율이 3.14%로 증가하였고, 동일 총 출력에 대해서 응축기 및 증발기에 필요한 해양표층수 및 해양심층수량이 감소하였다. 사이클 성능 향상 방안으로 기본적인 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 재생기, 재열기 및 터빈 2기를 적용한 결과 기본 폐쇄형 해양온도차발전 사이클에 비해 효율은 약 6.5% 향상되었다.