Comparative analysis of using the R227ea and R1234ze

Abstract

W referacie przedstawione zostały wybrane wyniki pomiarów eksperymentalnych siłowni organicznej ORC, przeprowadzonych w Katedrze Techniki Cieplnej ZUT w Szczecinie. Badania przeprowadzono dla dwóch czynników organicznych R227ea i R1234ze. Układ ORC zasilany był wodą z miejskiej sieci ciepłowniczej (SEC Szczecin), której temperatura wynosiła od 91 i 93°C. Takie parametry wody zasilającej elektrownię ORC są zbieżne z parametrami wód geotermalnych dostępnych w Polsce dla odwiertów o głębokości około 3000 m. Uzyskane wyniki były podstawą do przeprowadzenia oceny porównawczej efektywności pracy siłowni ORC z zastosowaniem dwóch różnych syntetycznych czynników organicznych. Dla układu z czynnikiem R227ea uzyskano moc 7,84 kWe i sprawność elektrowni na poziomie 4%, natomiast dla czynnika R1234ze odpowiednio 6,96 kWe i 2,77 %, przy czym należy podkreślić, że wykorzystywane w układzie turbiny są turbinami prototypowymi, zaprojektowanymi na nominalną prędkość obrotową 3000 obr/min. Obroty te uzyskano dzięki zastosowaniu rozwiązania z częściowym łukiem zasilania wynoszącym odpowiednio dla czynnika R227ea 11%, a dla R1234ze 8%. Pod względem termodynamicznym czynnik R227ea wydaje się być płynem o korzystniejszych właściwościach, natomiast rozpatrując aspekt ekologiczny czynnik R1234ze jest płynem o perspektywicznych zastosowaniach ze względu na niską wartość wskaźnika GWP =7.The paper presents selected results of experimental measurements of the ORC power plant carried out at the Department of Thermal Engineering, West Pomerania University in Szczecin. The study was conducted for two organic working fluids: R227ea and R1234ze. The ORC system was supplied with water from the district heating network (SEC Szczecin), the water temperature was between 91 and 93°C. Such parameters of the water supplying ORC power plant are consistent with the parameters of geothermal water available in Poland for boreholes with a depth of approx. 3000 m. The results were the basis for carring out a comparative analysis of the efficiency of the ORC power plant in which two different synthetic organic fluids were used. A power of 7.84 kWe and thermal efficiency of 4% was abtained for the R227eg working fluid, while for the medium R1234ze respectively 6.96 kWe and 2.77%, it must be stressed that the turbines used in the ORC power plant are prototypical turbines, designed for a nominal speed of 3000 rpm. Such low speeds are obtained by using a solution of a partial admission of the circumference, respectively for fluid R227ea 11% and 8% for R1234ze. Thermodynamically, the R227ea working fluid seems to have favorable properties, while considering the environmental aspects R1234ze is a liquid with prospective applications due to low GWP = 7