Modelowanie matematyczne obiegów nadkrytycznych z dwutlenkiem węgla jako czynnikiem roboczym
Mathematical modeling of supercritical cycles with carbon dioxide as a working fluid
Marcin Wołowicz, Kamil Futyma, Jarosław Milewski
Streszczenie
W artykule zaprezentowano modele matematyczne trzech podstawowych struktur obiegów nadkrytycznych
z dwutlenkiem węgla jako czynnikiem roboczym. Dwutlenek węgla o parametrach nadkrytycznych jest płynnym stanem
dwutlenku węgla, który utrzymywany jest powyżej jego punktu krytycznego (to jest krytycznego ciśnienia i temperatury).
Gęstość w tym punkcie jest podobna do gęstości cieczy i pozwala znacznie zmniejszyć moc pompowania, zwiększając
sprawność konwersji energii cieplnej na elektryczną. Zaletami tego czynnika roboczego są właściwości fizyczne, które pozwalają
na niższe ciśnienia robocze oraz to, że jego właściwości termodynamiczne są dobrze znane. Dwutlenek węgla jest
nietoksyczny i jest stosunkowo tani. Ponadto wymagany jest mniejszy rozmiar maszyn i urządzeń w porównaniu z układem
parowym, co zmniejsza koszty inwestycyjne. Artykuł prezentuje porównanie osiągów trzech podstawowych układów z nadkrytycznym
dwutlenkiem węgla będących rezultatem własnych obliczeń w komercyjnie dostępnym oprogramowaniu.
z dwutlenkiem węgla jako czynnikiem roboczym. Dwutlenek węgla o parametrach nadkrytycznych jest płynnym stanem
dwutlenku węgla, który utrzymywany jest powyżej jego punktu krytycznego (to jest krytycznego ciśnienia i temperatury).
Gęstość w tym punkcie jest podobna do gęstości cieczy i pozwala znacznie zmniejszyć moc pompowania, zwiększając
sprawność konwersji energii cieplnej na elektryczną. Zaletami tego czynnika roboczego są właściwości fizyczne, które pozwalają
na niższe ciśnienia robocze oraz to, że jego właściwości termodynamiczne są dobrze znane. Dwutlenek węgla jest
nietoksyczny i jest stosunkowo tani. Ponadto wymagany jest mniejszy rozmiar maszyn i urządzeń w porównaniu z układem
parowym, co zmniejsza koszty inwestycyjne. Artykuł prezentuje porównanie osiągów trzech podstawowych układów z nadkrytycznym
dwutlenkiem węgla będących rezultatem własnych obliczeń w komercyjnie dostępnym oprogramowaniu.