• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권3호
• /
• pp.402-408
• /
• 2011

Organic Rankine cycles (ORC) can be used to produce power from heat at different temperature levels available as geothermal heat, as biogenic heat from biomass, as solar or as waste heat. In ORC working fluids with relatively low critical temperatures and pressures can be compressed directly to their supercritical pressures and heated before expansion so as to obtain a better thermal match with their heat sources. In this work thermal performance of ORC with and without an internal heat exchanger is comparatively investigated in the range of subcritical and transcritical cycles. R134a is considered as working fluid and special attention is paid to the effect of turbine inlet pressure on the characteristics of the system. Results show that operation with supercritical cycles can provide better performance than subcritical cycles and the internal heat exchanger can improve the thermal efficiency when the temperature of heat source becomes higher.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제31권4호
• /
• pp.363-371
• /
• 2020

Recently, the technologies to utilize the cold energy of liquefied natural gas (LNG) have attracted significant attention. In this paper, thermodynamic performance analysis of combined cycles consisting of ammonia Rankine cycle (AWR) and organic Rankine cycle (ORC) with LNG Rankine cycle to recover low-grade heat source and the cold energy of LNG. The mathematical models are developed and the effects of the important system parameters such as turbine inlet pressure, ammonia mass fraction, working fluid on the system performance are systematically investigated. The results show that the thermal efficiency of AWR-LNG cycle is higher but the total power production of ORC-LNG cycle is higher.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.569-572
• /
• 2009

In this study, HFC ORCs (Organic Rankine Cycles) are investigated for a low-temperature geothermal power generation by a simulation method. A steady-state simulation model is developed to analyze and optimize cycle's performance. The model contains a turbine, a pump, an expansion valve and heat exchangers. The turbine and pump are modelled by an isentropic efficiency. Simulations were carried out for the given heat source and sink inlet temperatures, and given flow rate that is based on the typical power plant thermal-capacitance-rate ratio. 3 HFC fluids are considered as a candidate for a working fluid of low-temperature ORCs. In this study, all optimized HFC ORCs are shown to yield almost the same performance in terms of power for a low-temperature heat source of about $100^{\circ}C$.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
• /
• 제39권9호
• /
• pp.881-889
• /
• 2015

해양온도차발전은 해양의 표층수와 심층수의 온도차를 이용하여 발전하는 유기랭킨사이클이다. 작동유체와 사이클 구성은 유기랭킨사이클의 열역학적 효율에 큰 영향을 미치는 요소이다. 본 연구에서는 작동유체와 사이클에 따른 해양온도차발전시스템의 성능분석을 수행하였다. 고전적인 단순 랭킨사이클과 단순 랭킨사이클의 대안으로 제시되고 있는 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클 그리고 칼리나 사이클이 본 연구에서 고려되었으며, 작동유체로는 9종의 단일냉매와 3종의 혼합냉매를 본 연구에 적용하였다. 사이클의 성능분석에는 핀치포인트온도차를 일정하게 유지하는 핀치포인트분석이 적용되었다. 성능분석결과를 살펴보면, 단순 랭킨사이클과 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클의 경우 RE245fa2를 작동유체로 사용하며, 칼리나 사이클의 경우 $NH_3/H_2O$의 질량비가 0.9:0.1일 때 열역학적 효율이 가장 높았다. 한편, 개방형 및 통합형 재생 랭킨사이클과 칼리나 사이클을 해양온도차발전시스템에 적용할 경우 단순 랭킨사이클과 비교하여 각각 약 2.0 %, 1.0%, 10.0%의 효율 향상을 기대할 수 있었다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
• /
• 제20권9호
• /
• pp.1502-1513
• /
• 2006

This study analyzes the design and part load performance of a power generation system combining a micro gas turbine (MGT) and an organic Rankine cycle (ORC). Design performances of cycles adopting several different organic fluids are analyzed and compared with performance of the steam based cycle. All of the organic fluids recover greater MGT exhaust heat than the steam cycle (much lower stack temperature), but their bottoming cycle efficiencies are lower. R123 provides higher combined cycle efficiency than steam does. The efficiencies of the combined cycle with organic fluids are maximized when the turbine exhaust heat of the MGT is fully recovered at the MGT recuperator, whereas the efficiency of the combined cycle with steam shows an almost reverse trend. Since organic fluids have much higher density than steam, they allow more compact systems. The efficiency of the combined cycle, based on a MGT with 30 percent efficiency, can reach almost 40 percent. hlso, the part load operation of the combined system is analyzed. Two representative power control methods are considered and their performances are compared. The variable speed control of the MGT exhibits far better combined cycle part load efficiency than the fuel only control despite slightly lower bottoming cycle performance.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제31권1호
• /
• pp.105-111
• /
• 2020

The organic Rankine cycle (ORC) and the Kalina cycle system (KCS) are being considered as the most feasible and promising ways to recover the low-grade finite heat sources. This paper presents a comparative exergetical performance analysis for ORC and Kalina cycle using ammonia-water mixture as the working fluid for the recovery of low-grade heat. Effects of the system parameters such as working fluid selection, turbine inlet pressure, and mass fraction of ammonia on the exergetical performance are parametrically investigated. KCS gives lower lower exergy destruction ratio at evaporator and higher second-law efficiency than ORC. The maximum exergy efficiency of ORC is higher than KCS.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제41권11호
• /
• pp.699-707
• /
• 2017

본 연구에서는 아홉 종류의 작동유체를 고려하여 저온 열원으로 구동되는 아임계 및 초월임계 유기 랭킨 사이클의 열역학적 성능 특성을 비교 해석한다. 터빈입구압력, 열원온도 및 작동유체가 열교환기 내 온도분포와 핀치포인트, 작동유체의 유량, 시스템 출력 및 열효율 등 시스템의 성능에 미치는 영향을 분석한다. 해석 결과는 작동유체의 압력이 아임계 영역에서 초임계 영역으로 높아지면 열교환기에서 열원과 작동유체 사이의 온도 불균일 정도가 감소하면서 시스템 출력이나 열효율 등은 증가하나 시스템의 단위출력당 터빈 크기는 작아짐을 보여준다.

• 설비공학논문집
• /
• 제23권10호
• /
• pp.662-669
• /
• 2011

A numerical study was performed for thermodynamic efficiencies of a basic ORC (Organic Rankine Cycle), ORC with a FLH (Feed Liquid Heater), and ORC with a regenerator. The efficiencies of the basic ORC were higher in the order of R113, R123, R245ca, and R245fa for its working fluids. It was confirmed that an optimal FLH pressure existed to maximize efficiency of the ORC with a FLH. A correlation was developed to predict the optimal FLH pressure as a function of evaporation and condensation pressure and its average absolute deviation was 0.505%. The efficiency enhancement of the basic ORC with a FLH was higher than that with a regenerator. It was presented that the basic ORC efficiency could be improved more than 10% by a FLH with $30^{\circ}C$ condensation and over $110^{\circ}C$ evaporation temperatures.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제34권10호
• /
• pp.907-916
• /
• 2010

고온형 연료전지인 MCFC 발전시스템에 가스터빈, 유기매체 랜킨 사이클, 순산소 연소 사이클 등 다양한 하부 사이클을 추가한 통합시스템들의 성능을 비교 해석하였다. MCFC 시스템의 성능과 운전조건을 바탕으로 하여 각 추가 시스템의 주요 설계 변수 변화에 따른 통합시스템의 성능 변화를 해석하였고 이로부터 각 시스템의 최적 성능을 도출하였다. 각 시스템을 비교하여 MCFC와 최적의 결합을 나타내는 시스템을 분석하였는데, MCFC/OXY 시스템이 MCFC 단독 시스템에 비하여 가장 큰 출력 증가를 나타내었으며, MCFC/GT 시스템의 효율 증가가 가장 큰 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
• /
• 제3권1호
• /
• pp.55-62
• /
• 2015

국내에서는 천연가스 공급국가와 수입국가의 거리, 공급시설 투자, 국가 간 협력 등 여러 가지 제약에 따라 액화천연가스를 수입하고 있다. 수입한 액화천연가스를 수요처로 공급하기 위해 해수를 이용한 기화과정에서 냉열이 낭비되고 있다. 본 연구에서는 이러한 냉열을 효율적으로 활용하는 냉열발전시스템에서 직접팽창과 유기랭킨사이클 방식의 운전성능을 비교 연구하였다. 시뮬레이션은 Aspen HYSYS를 이용하여 수행하였으며, 운전성능 분석은 T-S 선도 및 시스템 성능 해석을 토대로 비교분석하였다. 시뮬레이션 결과로부터 발전시스템의 운전 측면에서는 유기랭킨사이클 방식이 유리한 것을 확인하였다.