Virkningen av splittet returstrøm for arbeidsmediet i en ORC-omformer. En eksperimentell undersøkelse

Abstract

I denne oppgaven er en variant av et organisk rankine-syklus-anlegg (ORC) testet og forklart. Turbin som er i vanlige ORC-anlegg er byttet ut med en slags stempelmaskin der stempelet er erstattet med en bevegelig membran som kan fortrenge olje. Dette gjør at vi ved hjelp av membranene får overført trykket fra arbeidsmediet til et tilnærmet like stort trykk i oljen. Anlegget er utstyrt med en ekstra pumpe og tank (cross-over) for å kunne lede en delstrøm av arbeidsmediet tilbake til høytrykkssiden når det er på vei tilbake til kjøleren. ORC-anlegget ble testet med 90, 80 og 70 °C inn i fordamperen og liten, middels og stor kjølevannsstrøm som gir forskjellig temperatur i tanken. Disse tilstandene ble testet med og uten cross-over. Resultatene viser at den totale virkningsgraden er størst når man ikke splitter returstrømmen. Dette på grunn av økt massestrøm gjennom fordamperen og ikke noe ekstra mekanisk effekt ut. Det blir derfor konkludert med og anbefalt at senere utgaver av dette ORC-anlegget ikke bør bruke cross-over.

In this thesis I have been testing a variation of an Organic Rankine Cycle (ORC) that instead of a turbine has a kind of piston machine, where the piston is replaced by a moving membrane that displaces oil. The membrane can transfer the pressure from the working medium in the ORC to the oil. The ORC is also equipped with an extra pump and tank because we want to take the condensate being formed before the condenser back to the high pressure side in the system. This is called the cross-over. We tested the ORC with three different temperatures in the boiler (90, 80 and 70 °C) and three different flow of the cooling water in the condenser (high, medium and little). These conditions were tested both with and without the cross-over. The results show us that the efficiency of the ORC is best without the cross-over. This because the mass flow of the working medium is higher when the cross-over is in use, and that we do not get any extra mechanical power out of the system. The conclusion is therefore: not use the cross-over in a later edition of the ORC.