Organik Rankin çevriminin zeotropik karışımlar ile incelenmesi ve karışım bileşiminin optimizasyonu

Bu çalışmanın iki ana bölümü bulunmaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde amaç, güvenilir kararlı durum verileri kullanılarak doğrulanan doğru bir ORC modeli geliştirmektir. Bu amaçla, tekrarlanabilir bir şekilde veri elde etmek için 80 ile 110 ℃ arasında değişen dört farklı ısı kaynağı (yağ) sıcaklığında testler yapılmıştır. Önerilen model, model tahminlerinin doğruluğunu artırmak için basınç düşüşü ve ısı transferi korelasyonlarını dikkate almaktadır. Sonuçlar, kararlı durum ORC modelinin basınçta ±%1 ve sıcaklıkta ±1 ℃ sapmalarla ve kütle akış hızı, ısı transfer hızı ve soğutucu pompa gücü tahminlerinde ±%5 ile önemli ölçüde doğru olduğunu göstermektedir. İkinci bölümde, değişen mol oranlarına sahip on farklı R134a karışımının performansı, ilk bölümde geliştirilen ORC modelinin modifiye edilmiş versiyonu ile değerlendirilmiştir. Akışkan taraması, düşük yanıcılık ve toksisite indeksleri, düşük ODP değerleri, saf soğutucu akışkan adaylarının moleküler ağırlığı gibi çeşitli kriterlere göre yapılmıştır. Seçilen değişken kütle oranına sahip R134a karışımlarının parametrik performans değerlendirmesi, net güç çıkışı ve çevrim termal verimliliği gibi iki performans göstergesine göre yapılmıştır. Genişletici çıkış basıncı ve sıcak akışkan (yağ) giriş sıcaklığı belirleyici parametreler olarak seçilmiştir. Parametrik performans çalışmasında öncelikle sıcak akışkan giriş sıcaklığı hariç tüm parametreler sabit tutulmuş ve 363-403 K arasında değişen sıcak akışkan giriş sıcaklığı için değişen kütle oranlarına sahip R134a karışımları aranmıştır. Ardından, seçilen performans göstergeleri açısından değişken bileşimlere sahip en iyi performans gösteren R134a karışımlarını aramak için sıcak akışkan giriş sıcaklığı alanı 363-393 K ve genişletici çıkış basıncı 550-700 kPa arasında değiştirilmiştir. Sonuçlar, R134a/R32, R134a/R143a, R134a/R125 karışımları dahil olmak üzere saf R134a'dan daha uçucu ikinci bileşenlere sahip zeotropik karışımların, ikinci bileşenlerin sınırlı kütle oranına sahip olmalarına rağmen, tüm uygulanabilir sıcaklıklar ve genişletici çıkış basıncı aralığı için seçilen performans göstergeleri açısından en iyi performansı gösterdiğini ortaya koymaktadır.