probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2016-0-7-8-24-33probener-283Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGАнализ современных технических решений при разработке ORC установок с органическими рабочими жидкостямиБродовЮ. М.noemail@neicon.ruКомаровО. В.noemail@neicon.ruСедунинВ. А.lerr@bk.ruБлиновВ. Л.vithomukyn@mail.ruЕлагинИ. С.i.elagin92@mail.ruУральский федеральный университетRussian Federation20160412201707-82433Copyright © Бродов Ю.М., Комаров О.В., Седунин В.А., Блинов В.Л., Елагин И.С., 20172017Бродов Ю.М., Комаров О.В., Седунин В.А., Блинов В.Л., Елагин И.С.Бродов Ю.М., Комаров О.В., Седунин В.А., Блинов В.Л., Елагин И.С.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/283

В статье представлен анализ современных технологий преобразования потенциала низкотемпературных источников теплоты в электрическую энергию, известных как ORC технологии, и их сравнение с классическими паротурбинными установками. Особое внимание уделено конструктивным особенностям основных элементов принципиальных схем установок и отличиям теплофизических свойств рабочих жидкостей, а также их влиянию на эксплуатационные характеристики и экономическую эффективность установки в целом.

The paper discusses modern technologies of low temperature heat sources conversion to electric energy altogether named as Organic Rankine Cycle (ORC) together with its comparison to classical Steam Turbines. Special attention is devoted to major design components and working fluid properties, and also its effect on operational parameters and economical effectiveness of the whole Power Station.

утилизация теплотыорганические рабочие жидкостиконфигурации ORC установокORC технологииHeat to power conversionORC technologiesorganic working fluidsORC configurationsReferencesColonna, P., Casati, Е., Trapp, С., 2015, “Organic Rankine Cycle Power Systems: From the Concept to Current Technology, Applications, and an Outlook to the Future,”ASME J. Eng. Gas Turbines Power, 137(6), p. 140801.Colonna, P., Casati, Е., Trapp, С., 2015, “Organic Rankine Cycle Power Systems: From the Concept to Current Technology, Applications, and an Outlook to the Future,”ASME J. Eng. Gas Turbines Power, 137(6), p. 140801.Bombarda, P., Invernizzi, C., and Pietra, C., 2010, “Heat Recovery From Diesel Engines: A Thermodynamic Comparison Between Kalina nd ORC Cycles,” Appl. Therm. Eng., 30(2-3), pp. 212-219.Bombarda, P., Invernizzi, C., and Pietra, C., 2010, “Heat Recovery From Diesel Engines: A Thermodynamic Comparison Between Kalina nd ORC Cycles,” Appl. Therm. Eng., 30(2-3), pp. 212-219.Комбинированные газопаровые установки с органическими рабочими телами для единой системы газоснабжения России / А. В. Лыков [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2014. № 3 (202). С. 35-44.Комбинированные газопаровые установки с органическими рабочими телами для единой системы газоснабжения России / А. В. Лыков [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2014. № 3 (202). С. 35-44.Bombarda, P., Invernizzi, C., and Gaia, M., 2013, “Performance Analysis of OTEC Plants With Multilevel Organic Rankine Cycle and Solar Hybridization,”ASME J. Eng. Gas Turbines Power, 135(4), p. 042302.Bombarda, P., Invernizzi, C., and Gaia, M., 2013, “Performance Analysis of OTEC Plants With Multilevel Organic Rankine Cycle and Solar Hybridization,”ASME J. Eng. Gas Turbines Power, 135(4), p. 042302.Оценка располагаемой тепловой мощности уходящих газов газоперекачивающих агрегатовединой системы газоснабжения России: Статья / Н.А. Забелин, А.В. Лыков, В.А. Рассохин -Научно-технические ведомости CMTOy. 2013. 9с.Оценка располагаемой тепловой мощности уходящих газов газоперекачивающих агрегатовединой системы газоснабжения России: Статья / Н.А. Забелин, А.В. Лыков, В.А. Рассохин -Научно-технические ведомости CMTOy. 2013. 9с.Официальный сайт компании «Exergy» [Электрон. ресурс]// Режим доступа: http://exergy-orc.com.Официальный сайт компании «Exergy» [Электрон. ресурс]// Режим доступа: http://exergy-orc.com.Astolfi, M., Bini, R., Macchi, E., Paci, M., Pietra, C., Rossi, N., and Tizzanini, A., 2013, “Testing of a New Supercritical ORC Technology for Efficient Power Generation From Geothermal Low Temperature Resources,” ASME ORC2013-2nd International Seminar on ORC Power Systems (ORC2013), Rotterdam, Oct. 7-8.Astolfi, M., Bini, R., Macchi, E., Paci, M., Pietra, C., Rossi, N., and Tizzanini, A., 2013, “Testing of a New Supercritical ORC Technology for Efficient Power Generation From Geothermal Low Temperature Resources,” ASME ORC2013-2nd International Seminar on ORC Power Systems (ORC2013), Rotterdam, Oct. 7-8.Colonna, P., van der Stelt, T. P., and Guardone, A., 2010, “FluidProp (Version 3.0): A Program for the Estimation of Thermophysical Properties of Fluids,” Asimptote bv, Delft, The Netherlands.Colonna, P., van der Stelt, T. P., and Guardone, A., 2010, “FluidProp (Version 3.0): A Program for the Estimation of Thermophysical Properties of Fluids,” Asimptote bv, Delft, The Netherlands.Di Nanno, L., Di Bella, F., and Koplow, M., 1983, “An RC-1 Organic Rankine Bottoming Cycle for an Adiabatic Diesel Engine,” NASA Lewis Research Center, Cleveland, OH, Technical Report No. DOE/NASA/0302-1.Di Nanno, L., Di Bella, F., and Koplow, M., 1983, “An RC-1 Organic Rankine Bottoming Cycle for an Adiabatic Diesel Engine,” NASA Lewis Research Center, Cleveland, OH, Technical Report No. DOE/NASA/0302-1.Fergason, S., Guardone, A., and Argrow, B., 2003, “Construction and Validation of a Dense Gas Shock Tube,” J. Thermophys. Heat Transfer, 17(3), pp.326-333.Fergason, S., Guardone, A., and Argrow, B., 2003, “Construction and Validation of a Dense Gas Shock Tube,” J. Thermophys. Heat Transfer, 17(3), pp.326-333.Официальный сайт компании Opcon Energy Systems. [Электрон. ресурс]// Режим доступа: http://www. opcon.se/web/oes_en.aspx.Официальный сайт компании Opcon Energy Systems. [Электрон. ресурс]// Режим доступа: http://www. opcon.se/web/oes_en.aspx.Biederman, T., and Brasz, J., 2014, “Geothermal ORC Systems Using Large Screw Expanders,” 22nd International Compressor Engineering Conference, West Lafayette, IN, July 14-17.Biederman, T., and Brasz, J., 2014, “Geothermal ORC Systems Using Large Screw Expanders,” 22nd International Compressor Engineering Conference, West Lafayette, IN, July 14-17.Colonna, P., and Rebay, S., 2004, “Numerical Simulation of Dense Gas Flows on Unstructured Grids With an Implicit High Resolution Upwind Euler Solver,” Int. J. Numer. Methods Fluids, 46(7), pp. 735-765.Colonna, P., and Rebay, S., 2004, “Numerical Simulation of Dense Gas Flows on Unstructured Grids With an Implicit High Resolution Upwind Euler Solver,” Int. J. Numer. Methods Fluids, 46(7), pp. 735-765.О возможности создания утилизационных турбогенераторов с осесимметричными соплами для двигателей внутреннего сгорания / Г. Л. Раков [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2015. № 3 (226). С. 7-16.О возможности создания утилизационных турбогенераторов с осесимметричными соплами для двигателей внутреннего сгорания / Г. Л. Раков [и др.] // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2015. № 3 (226). С. 7-16.Официальный сайт компании Ormat Technologies Inc. [Электрон. ресурс]// Режим доступа: www. ormat. com.Официальный сайт компании Ormat Technologies Inc. [Электрон. ресурс]// Режим доступа: www. ormat. com.Song, P., Wei, M., Shi, L., Danish, S., and Ma, C., 2014, “A Review of Scroll Expanders for Organic Rankine Cycle Systems,” Appl. Therm. Eng. (in press).Song, P., Wei, M., Shi, L., Danish, S., and Ma, C., 2014, “A Review of Scroll Expanders for Organic Rankine Cycle Systems,” Appl. Therm. Eng. (in press).Lemort, V., Guillaume, L., Legros, A., Declaye, S., and Quoilin, S., 2013, “A Comparison of Piston, Screw and Scroll Expanders for Small Scale Rankine Cycle Systems,” 3rd International Conference on Microgeneration and Related Technologies, Naples, Italy, April 5-17.Lemort, V., Guillaume, L., Legros, A., Declaye, S., and Quoilin, S., 2013, “A Comparison of Piston, Screw and Scroll Expanders for Small Scale Rankine Cycle Systems,” 3rd International Conference on Microgeneration and Related Technologies, Naples, Italy, April 5-17.Hawkins, L., Lei, Z., Blumber, E., Mirmobin, P., and Erdlac, R., 2012, “Heatto-Electricity With High-Speed Magnetic Bearing/Generator System,” Geothermal Resources Council Annual Meeting, Reno, NV, Sept. 30-Oct. 3, Vol. 36, pp. 1073-1078.Hawkins, L., Lei, Z., Blumber, E., Mirmobin, P., and Erdlac, R., 2012, “Heatto-Electricity With High-Speed Magnetic Bearing/Generator System,” Geothermal Resources Council Annual Meeting, Reno, NV, Sept. 30-Oct. 3, Vol. 36, pp. 1073-1078.Larjola, J., 1988, “ORC Power Plant Based on High Speed Technology,” Conference on High Speed Technology, Lappeenranta, Finland, Aug. 21-24, Paper No. ENTE D-15, pp. 63-77.Larjola, J., 1988, “ORC Power Plant Based on High Speed Technology,” Conference on High Speed Technology, Lappeenranta, Finland, Aug. 21-24, Paper No. ENTE D-15, pp. 63-77.Bronicki, L., 2007, “Organic Rankine Cycles in Geothermal Power Plants 25 Years of Ormat Experience,” GRC Trans., 31, pp. 499-502.Bronicki, L., 2007, “Organic Rankine Cycles in Geothermal Power Plants 25 Years of Ormat Experience,” GRC Trans., 31, pp. 499-502.van Buijtenen, J., Larjola, J., Turunen-Saaresti, T., Honkatukia, J., Esa, H., Backman, J., and Reunanen, A., 2003, “Design and Validation of a New High Expansion Ratio Radial Turbine for ORC Application,” 5th European Conference on Turbomachinery, Prague, Mar. 18-21.van Buijtenen, J., Larjola, J., Turunen-Saaresti, T., Honkatukia, J., Esa, H., Backman, J., and Reunanen, A., 2003, “Design and Validation of a New High Expansion Ratio Radial Turbine for ORC Application,” 5th European Conference on Turbomachinery, Prague, Mar. 18-21.Bini, R., and Manciana, E., 1996, “Organic Rankine Cycle Turbogenerators for Combined Heat and Power Production From Biomass,” 3rd Munich Discussion Meeting Energy Conversion From Biomass Fuels Current Trends and Future Systems, Munich, Oct. 22-23, Paper No. 96A00412.Bini, R., and Manciana, E., 1996, “Organic Rankine Cycle Turbogenerators for Combined Heat and Power Production From Biomass,” 3rd Munich Discussion Meeting Energy Conversion From Biomass Fuels Current Trends and Future Systems, Munich, Oct. 22-23, Paper No. 96A00412.Tabor, H., and Bronicki, L., 1964, “Establishing Criteria for Fluids for Small Vapor Turbines,” SAE Technical Paper No. 640823.Tabor, H., and Bronicki, L., 1964, “Establishing Criteria for Fluids for Small Vapor Turbines,” SAE Technical Paper No. 640823.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.