مقایسه لوله‌های پوسته و مبدل‌های گرمایی صفحه‌ای برای استفاده در چرخه های رانکین آلی دما پایین

چرخه‌های رانکین آلی (‏ORC)‏می‌توانند برای تولید الکتریسیته از منابع حرارتی دما پایین استفاده شوند. این ORC ها اغلب براساس تجربه طراحی می‌شوند، اما این تجربه همیشه منجر به بهترین پیکربندی نمی‌شود. هدف نهایی طراحی ORC ها با انجام بهینه‌سازی سیستم است. در چنین بهینه‌سازی، پیکربندی اجزا و پارامترهای چرخه (‏دما، فشار، نرخ جریان جرمی)‏با هم برای به دست آوردن پیکربندی بهینه نیروگاه و اجزا بهینه‌سازی می‌شوند. در این مقاله، پیکربندی مبدل‌های گرمایی صفحه‌ای یا مبدل‌های گرمایی پوسته و لوله همراه با پیکربندی چرخه بهینه‌سازی شده‌است. به این ترتیب هر مبدل حرارتی دارای تخصیص بهینه سطح مبدل حرارتی، افت فشار و اختلاف نقطه – دمای پینچ برای شرایط مرزی داده‌شده می‌باشد. شبکه‌های مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله نسبت به شبکه‌های مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله عملکرد بهتری دارند. همچنین نشان‌داده شده‌است که به ویژه دمای ورودی سیال خنک‌کننده و جریان جرم تاثیر زیادی بر عملکرد نیروگاه دارند.

Organic Rankine cycles (ORCs) can be used for electricity production from low-temperature heat sources. These ORCs are often designed based on experience, but this experience will not always lead to the most optimal configuration. The ultimate goal is to design ORCs by performing a system optimization. In such an optimization, the configuration of the components and the cycle parameters (temperatures, pressures, mass flow rate) are optimized together to obtain the optimal configuration of power plant and components. In this paper, the configuration of plate heat exchangers or shell-and-tube heat exchangers is optimized together with the cycle configuration. In this way every heat exchanger has the optimum allocation of heat exchanger surface, pressure drop and pinch-point-temperature difference for the given boundary conditions. ORCs with plate heat exchangers perform mostly better than ORCs with shell-and-tube heat exchangers, but one disadvantage of plate heat exchangers is that