Project

Fundamental research on two-phase expansion in thermal machines

Duration
01 August 2020 → Ongoing
Funding
Regional and community funding: Special Research Fund
Research disciplines
  • Engineering and technology
    • Thermal energy
    • Thermodynamic processes
    • Fluid mechanics and fluid dynamics
Keywords
ORC expansion refrigerants organic rankine cycles Two-phase flow
 
Project description

Tweefasige expansie is het proces waarbij een werkingsmiddel van een hoge naar een lage druk gaat waarbij damp en vloeistof naast elkaar bestaan ​​(d.w.z. het tweefasige gebied passeren). Tweefasige expansie wordt gezien in verschillende toepassingen en in veel gevallen kan het de algehele efficiëntie van het systeem verhogen. Het gebruik van bijvoorbeeld een tweefasige expander in plaats van een expansieklep maakt het mogelijk om de efficiëntie van dampcompressiecycli (bijv. koel- of warmtepompunits) te verhogen. Een andere toepassing is te vinden in LNG hergassifficatie installaties waar Joule Thompson-kleppen worden vervangen door tweefasige expanders. Naast verschillende andere voorbeelden profiteren ook thermodynamische arbeidscycli bij lage temperatuur van tweefasige expansie. Door volledige verdamping van de werkvloeistof in een (organische) Rankine-cyclus (ORC) te vermijden, kan een hoger vermogen worden behaald. De belangrijkste uitdaging bij dit type cycli, vaak trilaterale cycli (TLC) genoemd, is de beschikbaarheid van tweefase expanders. Pas in het afgelopen decennium is de onderzoeksgemeenschap begonnen met het onderzoeken hiernaar. Momenteel zijn alle bestaande numerieke modellen voor het voorspellen van tweefasige expanderprestaties eenvoudige 0D-modellen. Deze modellen zijn alleen geldig onder strikte beperkingen zoals identieke geometrie, identieke werkvloeistoffen en identieke bedrijfsomstandigheden. De verschillende aannames die in deze modellen zijn gemaakt en de fundamentele fysica van het proces worden nooit gevalideerd op daadwerkelijke experimenten. Dit project heeft als doel de fundamentele aspecten van tweefase-expansieprocessen te beschrijven. Als eerste wordt een fenomenologische benadering gevolgd op een nieuw te bouwen testopstelling. De gegevens worden vervolgens gebruikt bij de ontwikkeling van een nieuw model die tweefasige expansie beschrijft op basis van de stroming in de gas en vloeistoffase.