Renewable Portfolio Standards was introduced into the system in Korea in 2012. Interest in the unutilized and renewable energy sources is increasing. and these being actively investigated. An organic rankine cycle has emerged as an alternative in order to take advantage of bio-gas engine heat of sewage treatment plants whose capacity is 1500 kW. The organic rankine cycle power system was simulated by a simulator which is a commercial program of power plant design and performance analysis. The biogas engine is operated by $460^{\circ}C$ and 2.7 kg/s flow rate in the sewage treatment plant. Working fluids(R-601a, R-123, R-245fa) are selected to use in ORC power system in this temperature range. It was the isopentane that is the best performance among three working fluids. It could be obtained net power of 163.1 kW and efficiency of 13.66% from isopentane in the simulation.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.24
no.1
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pp.51-60
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2012
Optimization procedures of performance analysis for ORC(Organic Rankine Cycle) system are established to the characteristics of low temperature heat sources such as open-type and closed-type. Effective heat recovery and heat extraction related to maximum power of the cycle as well as heat quality and thermal efficiency must be considered in the case of the open-type low temperature heat source. On the other hand, in the case of the closed-type low temperature heat source, only thermal efficiency is important due to constant heat input. In this study, thermal efficiency and exergy efficiency representing a level of close to Carnot cycle are studied, as useful index for the optimization of the ORC system. To validate the results of cycle analysis, those are compared with appropriate experimental data of ORC system as a thermal efficiency point of view.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.26
no.6
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pp.590-599
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2015
In this paper a performance analysis is carried out based on the first and second laws of thermodynamics for heat exchanger in organic Rankine cycle (ORC) for the recovery of low-temperature finite thermal energy source. In the analysis, effects of the selection of working fluid and pinch temperature difference are investigated on the performance of the heat exchanger including the effectiveness of the heat exchanger, exergy destruction, second-law efficiency, number of transfer unit (NTU), and pinch point. The temperature distribution are shown depending on the working fluids and the pinch temperature difference. The results show that the performance of the heat exchanger depends on the pinch temperature difference sensitively. As the pinch temperature increases, the exergy destruction in the evaporator increases but the effectiveness, second law efficiency and NTU decreases.
Ground-water temperature is one of the parameters for observing diarges in the state of the ground-water regime in time and space, which relate to conditions for recharge as well as the influence of various natural and man-induced fadors on the regime. Because ground-water satura tes much of the rock materiats in the upper layer of the earth's csust the water temperature reflects in part the temperature of the water-bearing rocks. The mobffity and thennal capadty of groud-waters, however, serves to redistribute some of the heat within the stratosphere and to influence the developement of the geothermal regime within this sphere. The utilization of temperature data of the study area(25 points) in the solution of hydrogeologic problems requires an understanding of some of the fundamental aspects of subsurtice temperatures. These include the depth of penetration of heat waves generated of the surtace, the rate of propagation of the waves, and the geothermal gradient in the study area of Taegu.
가정용 연료전지 수소 공급용 연료변환 장치는 LNG, LPG를 이용하여 수소를 제조하는 수증기 개질과 제조된 합성가스의 정제공정으로 저온/고온 전이 반응 및 선택적 산화 반응을 포함하게 된다. 이중 전체 연료변환 장치 효율은 공정중의 유일한 흡열 반응인 수증기 개질 반응기 구조와 반응열 공급용 버너에 의해 결정된다. 반응열 공급용 버너의 형식, 구조 등의 변수를 통해 본 연구진에 의해 개발된 반응구조의 최적 열원 공급 방식을 산출하고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는 원통형 개질 반응기에 적용 가능한 버너의 구조, 토출 각도, 토출구의 수 등의 버너 설계 변수가 버너의 성능의 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 연구에 사용된 버너는 적용 연료의 혼합 특성을 증가시키기 위해 혼합공간을 충분히 유지 하였으며, 버너의 구조와 연소용 기체의 토출각 및 토출구의 위치 변화를 통한 불꽃의 형태를 변화 시켜 반응기 내의 온도 분포 특성을 비교 분석하였으며, 분석 결과에 의해 원통형 개질 반응기에서 최대 효율을 가지는 버너의 구조로부터 수증기 개질 반응을 평가하였다.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.22
no.2
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pp.223-231
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2011
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 relaxing environmental problems, and its favorable characteristics to exploit low-temperature heat sources. In this work thermodynamic performance of ORC using nine working fluids is comparatively assessed. Special attention is paid to the effect of system parameters such as turbine inlet temperature and pressure on the characteristics of the system such as volumetric flow rate and quality at turbine exit, latent heat, net work as well as thermal efficiency. Results show that in selection of working fluid it is required to consider various criteria of performance characteristics as well as the thermal efficiency. Results also show that the system efficiencies become same irrespective of kind of working fluid when the temperature of heat source decreases to low range.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.11
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pp.2189-2195
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1992
The performance of heat exchanger as an energy conversion device can be described by the available energy output and efficiency. The efficiency is defined as the ratio of the available energy output and the exergy of the heat source flow. In present study, a counterflow heat exchanger is analyzed and the conditions to obtain maximum output is numerically determined. As a result, the avilable energy obtained by the cold flow can be determined as functions of the heat capacity flow, the cold flow inlet temperature and the heat transfer capacity of heat exchanger. At the maximum output condition the heat capacity flow of the cold fluid is larger than that of the heat source, and the heat capacity flow ratio is equal to the ratio of the cold flow inlet temperature and the atmospheric temperature. And the avilable energy output increases as the heat transfer capacity of the heat exchanger become larger, but in the economic point of view there is also an optimum heat transfer capacity for a given heat source flow.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.25
no.2
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pp.200-208
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2014
This paper presents thermodynamic performance analysis of organic Rankine cycle (ORC) using low temperature heat source in the form of sensible energy and using liquefied natural gas (LNG) as heat sink to recover the cryogenic energy of LNG. LNG is able to condense the working fluid at a very low condensing temperature in a heat exchanger, which leads to an increased power output. Based on the mathematical model, a parametric analysis is conducted to examine the effects of eight different working fluids, the turbine inlet pressure and the condensation temperature on the system performance. The results indicate that the thermodynamic performance of ORC such as net work production or thermal efficiency can be significantly improved by the LNG cold energy.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.24
no.6
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pp.510-517
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2013
The ammonia-water based power generation cycle utilizing liquefied natural gas (LNG) as its heat sink has attracted much attention, since the ammonia-water cycle has many thermodynamic advantages in conversion of low-grade heat source in the form of sensible energy and LNG has a great cold energy. In this paper, we carry out thermodynamic performance analysis of a combined power generation cycle which is consisted of an ammonia-water regenerative Rankine cycle and LNG power generation cycle. LNG is able to condense the ammonia-water mixture at a very low condensing temperature in a heat exchanger, which leads to an increased power output. Based on the thermodynamic models, the effects of the key parameters such as source temperature, ammonia concentration and turbine inlet pressure on the characteristics of system are throughly investigated. The results show that the thermodynamic performance of the ammonia-water power generation cycle can be improved by the LNG cold energy and there exist an optimum ammonia concentration to reach the maximum system net work production.
Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.23
no.5
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pp.521-529
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2012
Since the energy demand for refrigeration and air-conditioning has greatly increased all over the world, thermally activated refrigeration cycle has attracted much attention. This study carries out a performance analysis of a vapor compression cycle (VCC) driven by organic Rankine cycle (ORC) utilizing low-temperature heat source in the form of sensible heat. The ORC is assumed to produce minimum net work which is required to drive the VCC without generating an excess electricity. Effects of important system parameters such as turbine inlet pressure, condensing temperature, and evaporating temperature on the system variables such as mass flow ratio, net work production, and coefficient of performance (COP) are thoroughly investigated. The effect of choice of working fluid on COP is also considered. Results show that net work production and COP increase with increasing turbine inlet pressure or decreasing condensing temperature. Out of the five kinds of organic fluids considered $C_4H_{10}$ gives a relatively high COP in the range of low turbine inlet pressure.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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