استفاده از حرارت اتلافی برای تولید برق

به گزارش برق نیوز، وایت در آخرین تحقیق منتشر شده خود در مجله مهندسی حرارتی کاربردی، یک سیستم جدید چرخه رانکین ارگانیک را بررسی می‌کند که بر اساس یک انبساط دوفاز از طریق شبیه‌سازی عددی سیستم کار می‌کند.

وی استفاده از مایعات مدرن را مورد توجه قرار می‌دهد که خواص آن‌ها می‌تواند به کاهش نگرانی در مورد آسیب توربین کمک و امکان درک مزایای انبساط دوفاز را نیز فراهم کند.

در حال حاضر، حرارت اتلافی از طیف وسیعی از صنایع از آهن و فولاد گرفته تا مواد غذایی و آشامیدنی به محیط‌زیست منتقل می‌شود؛ بنابراین، بازیافت این انرژی هدررفته می‌تواند نقش مهمی در کاهش ردپای زیست‌محیطی بخش تولید داشته باشد و به اطمینان از پایداری شیوه‌های تولید آینده کمک کند.

وایت، مدرس قدرت حرارتی در دانشکده ریاضیات، مهندسی و علوم رایانه می‌گوید: «یکی از امیدبخش‌ترین گروه‌های فناوری بازیافت حرارت اتلافی آن‌هایی هستند که قابلیت تبدیل گرمای اتلافی به برق را دارند. بااین‌حال، فناوری‌های فعلی به طور معمول بر اساس چرخه رانکین ارگانیک و مشابه چرخه بخار هستند و با یک مایع متفاوت به‌جای آب‌کار می‌کنند و به طور معمول عملکرد ترمودینامیکی به نسبت ضعیفی دارند و عملکرد آن‌ها با هزینه‌های زیادی همراه می‌شود.»

در سیستم چرخه رانکین ارگانیک متداول، نیرو توسط توربین تولید و برای کارکرد کامل با سیال در حالت گاز، طراحی می‌شود. این کار برای جلوگیری از وجود قطرات مایع در توربین به دلیل آسیب نرساندن به دستگاه و عدم فرسایش آن صورت می‌گیرد. بااین‌حال، نتایج تحقیقات قبلی نشان می‌دهد که پذیرش سیال دو فاز که ترکیبی از مایع و بخار است، می‌تواند باعث افزایش توان خروجی از این سیستم‌ها شود.

وایت معتقد است که اگر بتوان یک طرح مناسب توربین را برای عملیات دو فاز طراحی کرد، می‌توان عملکرد سیستم‌های چرخه رانکین ارگانیک را افزایش داد.

شبیه‌سازی‌های انجام شده نشان می‌دهد که برای دمای حرارت اتلافی تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد، ایجاد انبساط دو فاز می‌تواند تا ۲۸ درصد برق بیشتر از سیستم‌های تک‌فاز معمولی تولید کند. علاوه بر این، طرح‌های مناسبی برای توربین ارائه شده است که نیاز به تحقیقات بیشتر در مطالعات بعدی دارند.

این کار توسط وایت به‌عنوان بخشی از بورسیه پژوهشی وی، با حمایت مالی آکادمی مهندسی سلطنتی انجام شد. وی در حال تحقیق درباره نسل بعدی فناوری‌های بازیافت حرارت اتلافی بر اساس انبساط دو فاز است.