Enerģijas tilts un ORC ģeneratoru sistēmas tehniskais kodols siltuma reģenerācijas siltummaiņam
ORC sistēmas zemas kvalitātes siltuma avota raksturlielumi un organiskā darba šķidruma fizikālās īpašības nosaka stingras pielāgotas konstrukcijas prasības siltuma reģenerācijas siltummainim, un tā tehniskie parametri galvenokārt ir atspoguļoti šādos četros aspektos:
(1) Efektīva siltuma apmaiņas konstrukcija: līdzsvaro siltuma izlietojumu un sistēmas kompaktumu
Zemas kvalitātes siltuma avotiem ir mazs temperatūras gradients un zems enerģijas blīvums, tādēļ siltuma rekuperācijas siltummaiņiem ir jābūt īpaši-augstai siltuma pārneses efektivitātei. Inženierzinātnēs parasti tiek pieņemts konstrukcijas dizains "spura caurule+šķērsplūsmas/pretplūsmas izkārtojums": augstas-frekvences spuras caurules tiek izmantotas, lai uzlabotu siltuma pārnesi karstajā sānu kanālā, palielinot kontakta laukumu ar siltuma izplūdes vidi; Aukstās puses darba šķidruma kanāls izmanto saprātīgu kanālu sadalījumu, lai panāktu pretstrāvas siltuma pārnesi ar karsto pusi, maksimāli palielinot siltuma pārneses temperatūras starpību. Tajā pašā laikā ORC sistēmas bieži izmanto industriālajos objektos vai mobilajās ierīcēs (piemēram, jaunās enerģijas lieljaudas kravas automašīnās), un siltummaiņiem ir jāpanāk maksimāla siltuma pārneses platība ierobežotā telpā. Tāpēc kompaktie dizaini (piemēram, plākšņu spuras un mikrokanālu struktūras) ir kļuvuši par galveno izvēli, un to tilpuma siltuma pārneses koeficients var sasniegt 3–5 reizes lielāku nekā tradicionālajiem apvalka un cauruļu siltummaiņiem.
(2) Darba šķidruma pielāgošanās spēja: pievēršas organisko darba šķidrumu unikālajām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām
Organiskajiem darba šķidrumiem un ūdenim ir būtiskas viršanas temperatūras, viskozitātes un korozijas atšķirības, kas prasa īpašas prasības materiālu izvēlei un siltummaiņu konstrukcijas projektēšanai. Piemēram, dažiem organiskiem darba šķidrumiem (piemēram, R134a) fāzes pārejas laikā var būt ievērojama tilpuma palielināšanās, un ir nepieciešams izveidot saprātīgu plūsmas kanāla šķērsgriezuma laukumu, lai izvairītos no pārmērīga spiediena zuduma; Hloru saturoši darba šķidrumi var sadalīties un radīt korozīvas gāzes augstā temperatūrā, tāpēc siltummaiņa materiālam jābūt 316L nerūsējošajam tēraudam vai Hastelloy sakausējumam ar spēcīgu izturību pret koroziju; Sauso šķidrumu (piemēram, R245fa) un mitro šķidrumu (piemēram, n-pentāna) fāzes pārejas raksturlielumi atšķiras, un ir jāizstrādā mērķtiecīgs siltuma apmaiņas process, lai izvairītos no pilienu veidošanās pie slapja šķidruma izejas, kas šķidruma trieciena dēļ var izraisīt turbīnas bojājumus.
(3) Temperatūras un spiediena kontrole: nodrošina stabilu sistēmas darbību
Organiskā darba šķidruma iztvaikošanas temperatūra ORC sistēmā parasti ir no 60 grādiem -180 grādiem, un darba spiediens var sasniegt 2-4 MPa. Siltuma atgūšanas siltummainim ir precīzi jākontrolē izplūdes temperatūra un darba šķidruma sausums - pārmērīga pārkaršana palielinās sistēmas enerģijas patēriņu, savukārt nepietiekama pārkarsēšana var izraisīt turbīnas atteici. Šī iemesla dēļ siltummaiņiem parasti ir segmentēts dizains, kas sadalīts priekšsildīšanas sekcijā, iztvaikošanas sekcijā un pārkarsēšanas sekcijā. Optimizējot katra plūsmas kanāla garumu un siltuma pārneses laukuma sadalījumu, tiek nodrošināts stabils darba šķidruma izejas sausums 0,95 vai augstāk. Tajā pašā laikā siltummainim ir jābūt ar pietiekamu spiediena pretestību un blīvējuma veiktspēju, lai tiktu galā ar organisko darba šķidrumu spiediena svārstībām fāzes pārejas laikā un novērstu drošības apdraudējumus un enerģijas zudumus, ko izraisa šķidruma noplūde.
