Organic Rankine cycle
வெப்பப் பொறியியலில், கரிம ரேங்கைன் சுழற்சி (ORC) என்பது ஒரு வகை வெப்ப இயக்கவியல் சுழற்சியாகும். இது ஒரு கரிம, உயர் மூலக்கூறு-நிறை திரவத்தைப் பயன்படுத்தியதற்காக பெயரிடப்பட்ட ராங்கைன் சுழற்சியின் மாறுபாடு ஆகும் (தண்ணீருடன் ஒப்பிடும்போது) அதன் ஆவியாதல் வெப்பநிலை தண்ணீரை விட குறைவாக உள்ளது. பயோமாஸ் எரிப்பு, தொழில்துறை கழிவு வெப்பம், புவிவெப்ப வெப்பம், சூரிய குளங்கள் போன்ற குறைந்த வெப்பநிலை மூலங்களிலிருந்து வெப்பத்தை மீட்டெடுக்க இந்த திரவம் அனுமதிக்கிறது. குறைந்த வெப்பநிலை வெப்பம் பயனுள்ள வேலையாக மாற்றப்படுகிறது, அதுவே மின்சாரமாக மாற்றப்படலாம். இந்த தொழில்நுட்பம் 1950 களின் பிற்பகுதியில் லூசியன் ப்ரோனிக்கி மற்றும் ஹாரி ஸ்வி தாபோர் ஆகியோரால் உருவாக்கப்பட்டது. கொள்கையளவில் ஓ. ஆர். சி. யைப் போலவே, ஆனால் பிற பயன்பாடுகளுக்காக உருவாக்கப்பட்ட நாஃப்தா என்ஜின்கள் 1890 களின் முற்பகுதியில் பயன்பாட்டில் இருந்தன. ஆர்கானிக் ரேங்கைன் சுழற்சியின் செயல்பாட்டுக் கோட்பாடு ரேங்கைன் சுழற்சியைப் போலவே உள்ளதுஃ வேலை செய்யும் திரவம் ஒரு கொதிகலனுக்கு செலுத்தப்படுகிறது, அங்கு அது ஆவியாகிறது, ஒரு விரிவாக்க சாதனம் (விசையாழி, திருகு, சுருள் அல்லது பிற விரிவாக்கி) வழியாக அனுப்பப்படுகிறது, பின்னர் ஒரு கண்டன்சர் வெப்பப் பரிமாற்றி வழியாக அது இறுதியாக மீண்டும் அமுக்கப்படுகிறது. இயந்திரத்தின் கோட்பாட்டு மாதிரியால் விவரிக்கப்பட்ட சிறந்த சுழற்சியில், விரிவாக்கம் ஐசன்ட்ரோபிக் மற்றும் ஆவியாதல் மற்றும் ஒடுக்க செயல்முறைகள் ஐசோபாரிக் ஆகும். எந்தவொரு உண்மையான சுழற்சியிலும், மாற்ற முடியாதவற்றின் இருப்பு சுழற்சி செயல்திறனைக் குறைக்கிறது. அந்த மாற்ற முடியாத தன்மைகள் முக்கியமாக நிகழ்கின்றனஃ விரிவாக்கத்தின் போதுஃ அழுத்த வேறுபாட்டிலிருந்து மீட்டெடுக்கக்கூடிய ஆற்றலின் ஒரு பகுதி மட்டுமே பயனுள்ள வேலையாக மாற்றப்படுகிறது. மற்ற பகுதி வெப்பமாக மாற்றப்பட்டு இழக்கப்படுகிறது. விரிவாக்கியின் செயல்திறன் ஒரு ஐசென்ட்ரோபிக் விரிவாக்கத்துடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம் வரையறுக்கப்படுகிறது. வெப்பப் பரிமாற்றிகளில்ஃ வேலை செய்யும் திரவம் ஒரு நீண்ட மற்றும் சைனஸ் பாதையை எடுக்கிறது, இது நல்ல வெப்பப் பரிமாற்றத்தை உறுதி செய்கிறது, ஆனால் சுழற்சியில் இருந்து மீட்டெடுக்கக்கூடிய சக்தியின் அளவைக் குறைக்கும் அழுத்த வீழ்ச்சியை ஏற்படுத்துகிறது. அதேபோல், வெப்ப ஆதாரம்/மூழ்கி மற்றும் வேலை செய்யும் திரவத்திற்கு இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாடு எக்ஸர்ஜி அழிவை உருவாக்குகிறது மற்றும் சுழற்சி செயல்திறனைக் குறைக்கிறது. ஓ. ஆர். சி. க்கான பயன்பாடுகள் கரிம ரேங்கைன் சுழற்சி தொழில்நுட்பம் பல சாத்தியமான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் உலகளவில் 2.7 ஜிகாவாட்டிற்கும் அதிகமான நிறுவப்பட்ட திறன் மற்றும் 698 அடையாளம் காணப்பட்ட மின் உற்பத்தி நிலையங்களைக் கொண்டுள்ளது. அவற்றில், மிகவும் பரவலான மற்றும் நம்பிக்கைக்குரிய துறைகள் பின்வருமாறுஃ கழிவு வெப்ப மீட்பு கழிவு வெப்ப மீட்பு என்பது கரிம ரேங்கைன் சுழற்சியின் (ஓ. ஆர். சி) மிக முக்கியமான மேம்பாட்டுத் துறைகளில் ஒன்றாகும். இது வெப்பம் மற்றும் மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் பயன்படுத்தப்படலாம் (எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு வீட்டு நீர் ஹீட்டரில் ஒரு சிறிய அளவிலான கோஜெனரேஷன் ஆலை), அல்லது கரிம பொருட்கள் நொதித்தல், அடுப்புகள் அல்லது உலைகளில் இருந்து சூடான வெளியேற்றங்கள் (எ. கா. சுண்ணாம்பு மற்றும் சிமெண்ட் சூளைகள்), ஃப்ளூ-வாயு ஒடுக்கம், வாகனங்களிலிருந்து வெளியேறும் வாயுக்கள், ஒரு அமுக்கியின் இன்டர்கூலிங், ஒரு சக்தி சுழற்சியின் கண்டன்சர் போன்றவை. பயோமாஸ் மின் நிலையம் உலகம் முழுவதும் கிடைக்கிறது மற்றும் சிறிய முதல் நடுத்தர அளவிலான அளவிலான மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்தப்படலாம். நீராவி கொதிகலன்கள் போன்ற இயந்திரங்களுக்கான அதிக குறிப்பிட்ட முதலீட்டு செலவுகளின் சிக்கல், ஓ. ஆர். சி மின் உற்பத்தி நிலையங்களில் குறைந்த வேலை அழுத்தங்கள் காரணமாக சமாளிக்கப்படுகிறது. மற்றொரு நன்மை என்னவென்றால், வேலை செய்யும் திரவத்தின் பண்புகள் காரணமாக இயந்திரத்தின் நீண்ட செயல்பாட்டு ஆயுள், நீராவி போலல்லாமல் அரிப்பு ஏற்படாது மற்றும் வால்வு இருக்கைகள் குழாய் மற்றும் விசையாழி கத்திகளுக்கு அரிப்பு ஏற்படாது. ORC செயல்முறை பல பிராந்தியங்களில் கிடைக்கும் ஒப்பீட்டளவில் சிறிய அளவிலான உள்ளீட்டு எரிபொருளை சமாளிக்க உதவுகிறது, ஏனெனில் சிறிய அளவிலான ஆலைகளுக்கு ஒரு திறமையான ORC மின் நிலையம் சாத்தியமாகும். புவிவெப்ப தாவரங்கள் புவிவெப்ப வெப்ப ஆதாரங்கள் 50 முதல் 350 டிகிரி செல்சியஸ் வரை வெப்பநிலையில் வேறுபடுகின்றன. எனவே ORC இந்த வகையான பயன்பாட்டிற்கு ஏற்றது. இருப்பினும், குறைந்த வெப்பநிலை புவி வெப்ப மூலங்களுக்கு (பொதுவாக 100 டிகிரி செல்சியஸுக்கு குறைவாக), செயல்திறன் மிகவும் குறைவாக உள்ளது மற்றும் வெப்ப மடு வெப்பநிலையை (சுற்றுப்புற வெப்பநிலையால் வரையறுக்கப்படுகிறது) வலுவாக சார்ந்துள்ளது என்பதை நினைவில் கொள்வது அவசியம். சூரிய வெப்ப ஆற்றல் கரிம ரேங்கைன் சுழற்சியை வழக்கமான நீராவி ரேங்கைன் சுழற்சிக்கு பதிலாக சூரிய பரவளைய தொட்டி தொழில்நுட்பத்தில் பயன்படுத்தலாம். ORC குறைந்த திறன் மற்றும் குறைந்த சேகரிப்பாளர் வெப்பநிலையில் மின்சார உற்பத்தியை அனுமதிக்கிறது, எனவே குறைந்த விலை, சிறிய அளவிலான பரவலாக்கப்பட்ட CSP அலகுகளுக்கான வாய்ப்பு உள்ளது. வெப்ப ஆற்றல் சேமிப்புடன் கூடிய கலப்பு சிஎஸ்பி-பிவி அமைப்புகள் அவற்றின் உடனடி மின்சார உற்பத்தியில் 70 சதவீதம் வரை தேவைக்கேற்ப மீட்டெடுக்க ORC உதவுகிறது, மேலும் இது மற்ற வகையான மின் சேமிப்புகளுக்கு மிகவும் திறமையான மாற்றாக இருக்கும். காற்று வெப்ப ஆற்றல் சமீபத்தில் காற்று வெப்ப ஆற்றல் விசையாழிகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, அவை காற்று ஆற்றலை நேரடியாக நடுத்தர வெப்பநிலை வெப்பமாக (600 டிகிரி செல்சியஸ் வரை) மாற்ற முடியும். அவை ஒரு வெப்ப சேமிப்புடன் இணைக்கப்படலாம் மற்றும் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய ORC உடன் பொருத்தமாக பொருந்தலாம். வேலை செய்யும் திரவத்தின் தேர்வு குறைந்த வெப்பநிலை ரேங்கைன் சுழற்சிகளில் வேலை செய்யும் திரவத்தின் தேர்வு முக்கிய முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது. குறைந்த வெப்பநிலை காரணமாக, வெப்ப பரிமாற்ற செயல்திறனற்ற தன்மைகள் மிகவும் தீங்கு விளைவிக்கும். இந்த திறமையின்மை திரவத்தின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகள் மற்றும் இயக்க நிலைமைகளை மிகவும் வலுவாக சார்ந்துள்ளது. குறைந்த தர வெப்பத்தை மீட்டெடுக்க, திரவம் பொதுவாக தண்ணீரை விட குறைந்த கொதிநிலை வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது. குளிர்பதனப் பொருட்கள் மற்றும் ஹைட்ரோகார்பன்கள் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டு கூறுகளாகும். வேலை செய்யும் திரவத்தின் உகந்த பண்புகள்ஃ ஐசென்ட்ரோபிக் செறிவு நீராவி வளைவுஃ ORC இன் நோக்கம் குறைந்த தர வெப்ப சக்தியை மீட்டெடுப்பதில் கவனம் செலுத்துவதால், பாரம்பரிய ராங்கைன் சுழற்சி போன்ற அதிக வெப்பமயமாக்கப்பட்ட அணுகுமுறை பொருத்தமானது அல்ல. எனவே, ஆவியாக்கியின் வெளியேற்றத்தில் ஒரு சிறிய சூப்பர் ஹீட்டிங் எப்போதும் விரும்பப்படும், இது ஈரமான திரவங்களை (விரிவாக்கத்தின் முடிவில் இரண்டு கட்ட நிலையில் இருக்கும்) குறைமதிப்பிற்கு உட்படுத்துகிறது. உலர்ந்த திரவங்களின் விஷயத்தில், ஒரு ரீஜெனரேட்டரைப் பயன்படுத்த வேண்டும். குறைந்த உறைநிலை, அதிக நிலைத்தன்மை வெப்பநிலைஃ தண்ணீரைப் போலல்லாமல், கரிம திரவங்கள் பொதுவாக அதிக வெப்பநிலையில் இரசாயன சீரழிவு மற்றும் சிதைவுக்கு ஆளாகின்றன. அதிகபட்ச வெப்ப மூல வெப்பநிலை இவ்வாறு வேலை செய்யும் திரவத்தின் இரசாயன நிலைத்தன்மையால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. உறைநிலை சுழற்சியின் மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையை விட குறைவாக இருக்க வேண்டும். ஆவியாதல் மற்றும் அடர்த்தியின் அதிக வெப்பம்ஃ அதிக மறைந்திருக்கும் வெப்பம் மற்றும் அடர்த்தி கொண்ட ஒரு திரவம் ஆவியாதியில் உள்ள மூலத்திலிருந்து அதிக ஆற்றலை உறிஞ்சி, தேவையான ஓட்ட விகிதம், வசதியின் அளவு மற்றும் பம்ப் நுகர்வு ஆகியவற்றைக் குறைக்கும். குறைந்த சுற்றுச்சூழல் தாக்கம் ஓசோன் குறைப்பு திறன் (ODP) மற்றும் புவி வெப்பமடைதல் திறன் (GWP) ஆகியவை கணக்கில் எடுத்துக் கொள்ளப்படும் முக்கிய அளவுருக்கள் ஆகும். பாதுகாப்பு திரவம் அரிப்பு இல்லாததாகவும், எரியாததாகவும், நச்சுத்தன்மையற்றதாகவும் இருக்க வேண்டும். குளிரூட்டிகளின் ASHRAE பாதுகாப்பு வகைப்பாட்டை திரவ அபாயகரமான அளவைக் குறிக்கும் ஒரு குறியீடாகப் பயன்படுத்தலாம். நல்ல கிடைக்கும் தன்மை மற்றும் குறைந்த விலை ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய அழுத்தங்கள் வேலை செய்யும் திரவங்களின் எடுத்துக்காட்டுகள் சி. எஃப். சி. க்கள்ஃ ஓசோன் குறைப்பு காரணமாக மாண்ட்ரீல் நெறிமுறையால் தடைசெய்யப்பட்டது (எ. கா. ஆர்-11, ஆர்-12) எச். சி. எஃப். சி. க்கள்ஃ மாண்ட்ரீல் நெறிமுறையின் கோபன்ஹேகன் திருத்தத்தின் காரணமாக படிப்படியாக நீக்கப்படுகின்றன (எ. கா. ஆர்-22, ஆர்-123) எச்எஃப்சிகள் (எ. கா. R134a, R245fa) HC கள்ஃ எரிபொருள் பதப்படுத்தும் வசதிகளின் எரியக்கூடிய, பொதுவான துணை தயாரிப்புகள் (எ. கா. ஐசோபியூட்டேன், பென்டேன், புரோபேன்) பி. எஃப். சி. க்கள் ஓ. ஆர். சி அமைப்புகளை மாதிரியாக்குவதற்கு ஓ. ஆர். சி சுழற்சிகளை உருவகப்படுத்துவதற்கு ஒரு எண் தீர்வு தேவைப்படுகிறது, இதில் நிறை மற்றும் ஆற்றல் சமநிலை, வெப்ப பரிமாற்றம், அழுத்தம் வீழ்ச்சி, இயந்திர இழப்புகள், கசிவுகள் போன்ற சமன்பாடுகள் உள்ளன. அவை நடைமுறைப்படுத்தப்படுகின்றன. ஓ. ஆர். சி மாதிரிகளை இரண்டு முக்கிய வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்ஃ நிலையான நிலை மற்றும் மாறும் நிலை. வடிவமைப்பு (அல்லது அளவு) நோக்கத்திற்காகவும், பகுதி-சுமை உருவகப்படுத்துதலுக்கும் நிலையான-நிலை மாதிரிகள் தேவைப்படுகின்றன. மறுபுறம், மாறும் மாதிரிகள், வெவ்வேறு கூறுகளில் ஆற்றல் மற்றும் வெகுஜனக் குவிப்புக்கும் காரணமாகின்றன. கட்டுப்பாட்டு உத்திகளை செயல்படுத்துவதற்கும் உருவகப்படுத்துவதற்கும் அவை குறிப்பாக பயனுள்ளதாக இருக்கும், எ. கா. ORC மாதிரியின் மற்றொரு முக்கிய அம்சம் கரிம திரவ வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளின் கணக்கீடு ஆகும். பெங்-ராபின்சன் போன்ற நிலைகளின் எளிய சமன்பாடு (EOS) அவற்றின் துல்லியம் குறைவாக இருப்பதால் தவிர்க்கப்பட வேண்டும். பல அளவுரு ஈ. ஓ. எஸ்-க்கு முன்னுரிமை அளிக்கப்பட வேண்டும், எ. கா. அதிநவீன வெப்ப இயற்பியல் மற்றும் போக்குவரத்து பண்புகள் தரவுத்தளங்கள். மேற்கண்ட நோக்கங்களுக்காக பல்வேறு கருவிகள் கிடைக்கின்றன, ஒவ்வொன்றும் நன்மைகள் மற்றும் குறைபாடுகளை வழங்குகின்றன. மிகவும் பொதுவானவை கீழே பட்டியலிடப்பட்டுள்ளன. மேலும் காண்க ரேங்கைன் சுழற்சி வெப்ப இயக்கவியல் சுழற்சி பல்வேறு மூலங்களால் உருவாக்கப்படும் மின்சாரத்தின் தொடர்புடைய செலவு நாஃப்தா வெளியீடு வேலை செய்யும் திரவங்கள் இலட்சியமற்ற அமுக்கக்கூடிய திரவ இயக்கவியல் குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் கரிம ரேங்கைன் சுழற்சி வெப்ப இயக்கவியல் சுழற்சிகள் குறித்த அறிவு மையம்