Енергетски мост и техничко језгро система ОРЦ генератора за измењивач топлоте са повратом топлоте

Карактеристике извора топлоте ниског квалитета у систему ОРЦ и физичка својства органског радног флуида намећу строге прилагођене захтеве дизајна измењивача топлоте за рекуперацију топлоте, а његове техничке карактеристике се углавном огледају у следећа четири аспекта:

(1) Ефикасан дизајн размене топлоте: балансирање коришћења отпадне топлоте и компактности система

Извори топлоте ниског квалитета имају мале температурне градијенте и малу густину енергије, што захтева да размењивачи топлоте са повратом топлоте имају ултра{0}}високу ефикасност преноса топлоте. У инжењерингу се обично усваја дизајн структуре „ребрасте цеви + унакрсни ток/проточни распоред“: високо-ребрасте цеви високе фреквенције се користе за побољшање преноса топлоте у топлом бочном каналу, повећавајући површину контакта са медијумом отпадне топлоте; Канал за радну течност на хладној страни усваја разумну алокацију канала како би се постигао противструјни пренос топлоте са медијумом на врућој страни, максимизирајући температурну разлику преноса топлоте. Истовремено, ОРЦ системи се често користе у индустријским локацијама или мобилним уређајима (као што су нови енергетски тешки-камиони), а измењивачи топлоте морају да постигну максималну површину преноса топлоте у ограниченом простору. Због тога су компактни дизајни (као што су структуре плочастих ребара и микроканалних структура) постали главни избор, а њихов волуметријски коефицијент преноса топлоте може достићи 3-5 пута већи од традиционалних измењивача топлоте са шкољком и цевима.

(2) Прилагодљивост радног флуида: решавање јединствених физичких и хемијских својстава органских радних течности

Постоје значајне разлике у тачки кључања, вискозности и корозивности између органских радних флуида и воде, што захтева посебне захтеве за избор материјала и конструкцијско пројектовање измењивача топлоте. На пример, неки органски радни флуиди (као што је Р134а) могу доживети значајно проширење запремине током фазног прелаза, и неопходно је дизајнирати разумну површину попречног пресека-проточног канала да би се избегао превелики губитак притиска; Радни флуиди који садрже хлор могу се разградити и произвести корозивне гасове на високим температурама, тако да материјал измењивача топлоте треба да буде нерђајући челик 316Л или легура Хастеллои са јаком отпорношћу на корозију; Карактеристике фазног прелаза сувих течности (као што је Р245фа) и влажних течности (као што је н-пентан) су различите, а циљни процес размене топлоте треба да се дизајнира како би се избегло стварање капљица на излазу влажних течности, које могу проузроковати оштећење турбине услед удара течности.

(3) Контрола температуре и притиска: обезбеђивање стабилног рада система

Температура испаравања органске радне течности у ОРЦ систему је обично између 60 степени -180 степени, а радни притисак може да достигне 2-4МПа. Размењивач топлоте са повратом топлоте треба да прецизно контролише излазну температуру и сувоћу радног флуида - прекомерно прегревање ће повећати потрошњу енергије система, док недовољно прегревање може довести до квара турбине. Из тог разлога, измењивачи топлоте обично имају сегментиран дизајн, подељен на део за предгревање, део за испаравање и део за прегревање. Оптимизацијом дужине сваког проточног канала и дистрибуције површине преноса топлоте, сувоћа излаза радног флуида је обезбеђена да буде стабилна на 0,95 или више. Истовремено, измењивач топлоте треба да има довољну отпорност на притисак и перформансе заптивања како би се носио са флуктуацијама притиска органских радних флуида током фазног прелаза и спречио безбедносне опасности и губитак енергије узрокован цурењем течности.