Comparative Performance Analysis of Combined Power Systems Trilateral Cycle-Organic Rankine Cycle (TLC-ORC) and Organic Rankine Cycle Organic Rankine Cycle (ORC-ORC)

Abstract

One of the most widely used to generate power using heat energy or waste heat energy from renewable energy sources is the Organic Rankine cycle. The Trilateral Cycle differs from the Organic Rankine cycle in that it uses an expander instead of a turbine element. In this study, the structures of Trilateral cycle - Organic Rankine cycle and Organic Rankine cycle - Organic Rankine cycle combined power systems were examined and thermodynamic analyzes were made with the help of Engineering Equation Solver (EES) program. For each combined power system, the fluid pairs that maximize the system performance at different temperatures of the geothermal source and sub-cycle evaporator were determined and the results of the combined power systems using these determined fluid pairs were compared. According to the results of the research, it was determined that there are pairs of fluids that maximize the thermal efficiency and / or the net power obtained from the system for each operating condition. It was determined that at temperatures of 100-280 oC of the geothermal resource, the combined power system was evaporating hot, which maximized the net power. Depending on the working conditions, it was determined that the net power output of ORC-ORC was up to until 23.5 % higher than TLC-ORC.

Yenilenebilir enerji kaynaklarının ısı enerjisini veya atık ısı enerjisini kullanarak güç üretmek için en yaygın kullanılanlardan biri Organik Rankine çevrimidir. Trilateral Çevrim ise Organik Rankine çevriminden türbin elemanı yerine genleştirici kullanılması yönüyle ayrılır. Bu çalışmada, Trilateral çevrim - Organik Rankine çevrim ve Organik Rankine çevrim - Organik Rankine çevrim birleşik güç sistemlerinin yapıları incelenerek Engineering Equation Solver (EES) programı yardımı ile termodinamik analizleri yapıldı. Her bir birleşik güç sistem için jeotermal kaynağın ve alt çevrim evaporatörünün farklı sıcaklık değerlerinde sistem performansını maksimum yapan akışkan çiftleri belirlendi ve bu belirlenen akışkan çiftleri kullanan birleşik güç sistemlerinin sonuçları karşılaştırıldı. Araştırma sonuçlarına göre, her bir çalışma şartı için ısıl verimi ve/veya sistemden elde edilen net gücü maksimum yapan akışkan çiftleri olduğu tespit edildi. Jeotermal kaynağın 100-280 oC sıcaklıklarında birleşik güç sisteminin net gücünü maksimum yapan alt çevrim evaporatör sıcaklığının olduğu tespit edildi. Çalışma şartlarına bağlı olarak ORÇ-ORÇ’nin net güç çıktısının TLÇ-ORÇ’ye göre % 23,5’e kadar daha yüksek olduğu belirlendi.