Modeling and analysis of a two-stage ORC for recovering waste heat of single flash geothermal cycle

Yashar Aryanfar; Arash Akhsheej; Kasra Ataei Sheykh; Shaban Mousavi Ghasemlou; Jorge Luis García Alcaraz

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Modeling and analysis of a two-stage ORC for recovering waste heat of single flash geothermal cycle

Aryanfar, Yashar ^[2] ; Akhsheej, Arash ^[1] ; Ataei Sheykh, Kasra ; Mousavi Ghasemlou, Shaban ; García Alcaraz, Jorge Luis
1. [1] Islamic Azad University
  
  Islamic Azad University
  
  Irán
2. [2] Autonomous University of Ciudad Juárez
Localización: CT&F - Ciencia, tecnología y futuro, ISSN-e 0122-5383, Vol. 11, Nº. 2, 2021 (Ejemplar dedicado a: Study of the combustion properties of premixed Hydrogen / Natural Gas / Air), págs. 51-62
Idioma: inglés
Títulos paralelos:
- Modelado y análisis de un ORC de dos etapas para recuperar el calor residual del ciclo geotérmico de un solo flash
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Resumen
- español
  La reutilización del calor disipado en los ciclos termodinámicos es una propuesta interesante para aumentar la eficiencia. En este trabajo se propone un ORC (Organic Rankine Cycle) de dos etapas para recuperar y reutilizar la energía desperdiciada de un SFGC (Single Flash Geothermal Cycle). Los fluidos de trabajo estudiados para el sistema de recuperación incluyen R227ea y R116 y R124 y R125. El efecto de los principales elementos del rendimiento del sistema se investiga mediante un análisis de sensibilidad y también se calcula la degradación de la exergía de varios componentes.Los resultados indican que los fluidos de trabajo R227ea y R116 tienen una la eficiencia térmica mejorada en un 7,66%, pasando de 0,2023 a 0,2178; mientras que para R124 y R125 la eficiencia térmica del sistema mejora en un 7,61%, pasando de 0,2023 a 0,2177. La eficiencia exergética del fluido de trabajo inicial mejora en un 15,04%, de 0,5044 a 0,5803. Además, el segundo par de fluidos de trabajo pasa de 0,5044 a 0,5852, lo que indica una mejora de la eficiencia del sistema del 16,01%. El 85% de la exergía del sistema se elimina a través de la válvula de expansión, la turbina 3, el intercambiador de calor 2 y el mezclador. Además, si se incluye la fase de recuperación en la base, el SFGC afectará positivamente al rendimiento de la central eléctrica.
- English
  Reusing heat dissipation in thermodynamic cycles is an exciting proposal to increase efficiency. In this paper, a two-stage ORC (Organic Rankine Cycle) is proposed to recover and reuse wasted energy from an SFGC (Single Flash Geothermal Cycle). The working fluids studied for the recovery system include R227ea and R116 and R124 and R125. The effect of the main elements of system performance is investigated using sensitivity analyses. Exergy degradation of various components is also calculated. For working fluids R227ea and R116, the thermal efficiency improved by 7.66%, from 0.2023 to 0.2178. The system's thermal efficiency is improved from 0.2023 to 0.2177 by 7.61% using R124 and R125. The exergy efficiency of the initial working fluid improves by 15.04%, from 0.5044 to 0.5803. Further, the second pair of working fluids from 0.5044 to 0.5852, which indicates a 16.01% system efficiency improvement. 85% of the system exergy is eliminated through the expansion valve, turbine 3, heat exchanger 2, and mixer. Including the recovery phase in the base, SFGC will positively affect the power plant's performance.