İkili döngü - Binary cycle

Buhar ağırlıklı hidrotermal sistemde elektrik üretimi
Anahtar: 1 Wellhead'ler 2 Zemin yüzeyi 3 Jeneratör 4 Türbin 5 Kondansatör 6 Isı eşanjörü 7 Pompa
  Sıcak su
  Soğuk su
  İzobütan buharı
  İzobütan sıvısı

Bir ikili çevrim elektrik santrali bir tür jeotermal enerji soğutucuya izin veren bitki jeotermal ihtiyaç duyulandan daha fazla kullanılacak rezervuarlar kuru buhar ve flaş buhar tesisleri. 2010 yılı itibari ile flaş buhar santralleri, günümüzde faaliyette olan ve yüksek basınç altında üretim ekipmanına pompalanan 182 ° C'den (455 K; 360 ° F) daha yüksek sıcaklıklarda su kullanan en yaygın jeotermal enerji üretim santrali türüdür. yüzey.[1] Binary çevrim jeotermal enerji santralleri ile, pompalar jeotermal bir kuyudan sıcak su pompalamak için kullanılır. ısı eşanjörü ve soğutulmuş su yer altı rezervuarına geri döndürülür. Düşük olan ikinci bir "çalışan" veya "ikili" sıvı kaynama noktası, tipik olarak bir bütan veya Pentan hidrokarbon, oldukça yüksek basınçta (500psi (3.4 MPa ))[kaynak belirtilmeli ] ısı eşanjörü vasıtasıyla buharlaştırılır ve daha sonra bir türbin. Türbinden çıkan buhar daha sonra soğuk hava ile yoğunlaştırılır radyatörler veya soğuk su ve ısı eşanjöründen geri döndürülür.[2]

İkili buhar döngüsü, termodinamikte biri yüksek sıcaklık bölgesinde diğeri daha düşük sıcaklık bölgesinde olmak üzere iki döngünün birleşimi olan bir güç döngüsü olarak tanımlanır.[3]

İkili çevrimlere giriş

Amerika Birleşik Devletleri'nde cıva-su döngülerinin kullanımı 1920'lerin sonlarına kadar uzanabilir. Yaklaşık 40 megavat (MW) üreten küçük bir cıva suyu tesisi 1950'lerde New Hampshire'da kullanılıyordu ve daha yüksek ısıl verim 1950'lerde kullanılan elektrik santrallerinin çoğundan daha fazla. Ne yazık ki, ikili buhar döngüleri yüksek bir başlangıç ​​maliyetine sahiptir ve bu nedenle ekonomik olarak çekici değildirler.[4]

Su en uygunudur çalışma sıvısı şu anda mevcut olan ideal bir çalışma sıvısına en yakın olduğu için buhar çevrimlerinde kullanmak. İkili döngü, bir çalışma sıvısı olarak suyun kusurlarının üstesinden gelmek için tasarlanmış bir süreçtir. Döngü, ideal bir çalışma sıvısına yaklaşma girişiminde iki sıvı kullanır.[4]

Optimum çalışma sıvılarının özellikleri[4]

seçme optimal çalışma sıvısı ikili çevrimlerin performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip oldukları için çok önemlidir.

  1. Yüksek bir kritik sıcaklık ve maksimum basınç
  2. Düşük üçlü nokta sıcaklık
  3. Çok düşük olmayan bir kondansatör basıncı (ortam sıcaklığında doyma basıncına sahip bir madde çok düşük)
  4. Yüksek buharlaşma entalpisi (hfg)
  5. Ters bir U'ya benzeyen bir doygunluk kubbesi
  6. Yüksek termal iletkenlik (iyi ısı transfer özellikleri)
  7. Diğer özellikler: toksik olmayan, inert, ucuz ve kolayca elde edilebilir

Sistemler

Rankine buhar döngüsü

Rankine çevrimi, bir buhar güç çevriminin ideal şeklidir. Kazan içerisindeki buharın aşırı ısıtılması ve tamamen kondenserde yoğunlaştırılması ile ideal koşullara ulaşılabilir. İdeal Rankine döngüsü herhangi bir iç tersinmezliği içermez ve dört süreçten oluşur; bir pompada izantropik sıkıştırma, bir kazanda sabit basınçlı ısı ilavesi, bir türbinde izantropik genleşme ve bir kondansatörde sabit basınçlı ısı reddi.[4]

Çift basınç

Bu işlem, temel döngünün tuzlu su ısı eşanjörlerinde oluşan termodinamik kayıpları azaltmak için tasarlanmıştır. Kayıplar, yüksek sıcaklıktaki tuzlu su ile çalışma akışkanının daha düşük sıcaklığı arasındaki büyük bir sıcaklık farkı boyunca ısının aktarılması sürecinde meydana gelir. Tuzlu su soğutma eğrisi ile çalışma sıvısı ısıtma eğrisi arasında daha yakın bir eşleşme sağlanarak kayıplar azaltılır.[5]

Çift sıvı

“Jeotermal su gibi bir sıcak akışkan akışından güç, bir çalışma akışkanını buharlaştırmak için bir çalışma akışkanı ile ısı değişim ilişkisi içinde geçirerek, buharı bir türbin içinden genişleterek ve buharı geleneksel bir Rankine çevriminde yoğunlaştırarak çıkarılır. İkinci bir Rankine döngüsünde, birinci sıvıdan daha düşük bir kaynama noktasına ve daha yüksek buhar yoğunluğuna sahip olan ikinci bir çalışma sıvısını buharlaştırmak için çalışma sıvısı ile ısı değişiminden sonra sıcak sıvının bir kısmının kullanılmasıyla ek güç elde edilir. "[6]

Enerji santralleri

Ticari üretimde çok sayıda ikili çevrim elektrik santrali vardır:

Binary çevrim santralleri% 10-13 ısıl verime sahiptir.[10]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Jeotermal Teknolojileri Programı: Hidrotermal Güç Sistemleri". Jeotermal Teknolojileri Programı: Teknolojiler. ABD DOE Enerji Verimliliği ve Yenilenebilir Enerji (EERE). 2010-07-06. Alındı 2010-11-02.
  2. ^ Scott, Willie (15 Kasım 2010). "Jeotermal Enerji Santralleri ve Yeşil Elektrik Nasıl Üretiliyor?". Parlak Göbek.
  3. ^ Çengel, Yunus A. ve Michael A. Boles (2002). Termodinamik: Bir Mühendislik Yaklaşımı, Yedinci Baskı. Boston: McGraw-Hill. s. Bölüm 10.
  4. ^ a b c d [Çengel, Yunus A. ve Michael A. Boles. "Bölüm 10: Buhar ve Birleşik Güç Çevrimleri". Termodinamik: Bir Mühendislik Yaklaşımı. 7. baskı. Boston: McGraw-Hill, 2002. 557-89. Yazdır.], Ek metin.
  5. ^ Ronald DiPippo (2008). Jeotermal Enerji Santralleri: İlkeler, Uygulamalar, Örnek Olaylar ve Çevresel Etki. Amsterdam: Butterworth-Heinemann.
  6. ^ "ÇİFT AKIŞKAN DÖNGÜSÜ". Amerika Birleşik Devletleri, Patent No. 3795103. 1974.
  7. ^ "Mammoth Pacific Jeotermal Enerji Santrali, Kaliforniya Eyaletinden Çevre Ödülü ile Onurlandırıldı". Ormat. 20 Ağustos 2009.
  8. ^ "Steamboat Springs".
  9. ^ "Te Huka Jeotermal Enerji Santrali". Küresel Enerji Gözlemevi.
  10. ^ Ronald DiPippo (2007). Jeotermal Enerji Santralleri, İkinci Baskı: İlkeler, Uygulamalar, Örnek Olaylar ve Çevresel Etki. Oxford: Butterworth-Heinemann. s. 159. ISBN  0-7506-8620-0.

Dış bağlantılar