Розробка олов’яно-мідних сплавів в корпусно-трубних теплообмінних системах конверсної електростанції океанічної теплової енергії

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263263

Ключові слова:

ОТЕК, ORC, джерела енергії, що відновлюються, CFD-моделювання, кожухотрубний теплообмінник, температура забортної води, замкнутий цикл, мідно-олов’яний сплав

Анотація

Було проведено тематичне дослідження виготовлення заводу ОТЕК на плавучому кораблі з використанням титанового матеріалу потужністю 100 МВт за досить високою ціною, тому я досліджував систему ОТЕК із використанням мідно-олов’яного сплаву. Досліджено поведінку мідно-олов’яного теплообмінника між моделюванням Aspen Plus та моделюванням обчислювальної гідродинаміки (CFD) на кожухотрубних випарниках з фіксованою кришкою з розділеним потоком та фіксованою кришкою з однопрохідним кожухом (BEM). Передбачається, що різниця температур води на рівні моря 29 °C та води на глибині 1000 метрів при температурі 5 °C призводить до вироблення електроенергії. Морська електростанція із перетворенням теплової енергії є безперервним джерелом енергії, що отримується з природи. Теплообмінник випарника з робочою рідиною на основі аміаку вироблятиме енергію, яка може приводити в дію турбіну, що спрямовується на генератор. Результати моделювання CFD теплообмінника фіксованого типу з розділеним потоком із кришкою на вході гарячої води мають температуру 29,9 °C, на виході з кожуха випарника температура знижується до 26,4 °C. На вході робоча рідина аміаку надходить у випарник із температурою 7,9 °С, а на виході з трубки температура підвищується до 26,3 °С. Найкращі результати моделювання теплообмінника Aspen Plus типу BEM при температурі на вході аміаку 8 °C та CFD 7,99 °C. На виході аміаку при 28 °C і при моделюванні CFD температура аміаку на виході становила 28,21 °C. Температура опалювальної води на вході Aspen Plus становить 30 °C, а при моделюванні CFD температура становить 29,99 °C. Водночас температура води на виході системи опалення становить 28 °C, а в моделюванні CFD температура води на виході системи опалення становить 28,15 °C. За результатами моделювання можна дійти висновку, що теплообмінник типу BЕМ дуже хороший і підходить для експериментального прототипування.

Біографії авторів

Mawardi Mawardi, Universitas Sumatera Utara; Universitas Al-Azhar

Doctor’s Student in Mechanical Engineering

Departement of Mechanical Engineering

Basuki Wirjosentono, Universitas Sumatera Utara

Doctor of Mathematics and Natural Sciences, Professor

Department of Chemistry

Himsar Ambarita, Universitas Sumatera Utara

Doctor of Mechanical Engineering, Professor

Department of Mechanical Engineering

Jaswar Koto, Universitas Insan Cita Indonesia

Doctor of Ocean and Aerospace, Professor, Vice-Rector for Academic Affair, Research & Development, and Digital Advancement

Посилання

  1. Adiputra, R., Utsunomiya, T., Koto, J., Yasunaga, T., Ikegami, Y. (2019). Preliminary design of a 100 MW-net ocean thermal energy conversion (OTEC) power plant study case: Mentawai island, Indonesia. Journal of Marine Science and Technology, 25 (1), 48–68. doi: https://doi.org/10.1007/s00773-019-00630-7
  2. García Huante, A., Rodríguez Cueto, Y., Hernández Contreras, R. E., Garduño Ruíz, E. P., Alatorre Mendieta, M. Á., Silva, R. (2021). Validation of Sea-Surface Temperature Data for Potential OTEC Deployment in the Mexican Pacific. Energies, 14 (7), 1898. doi: https://doi.org/10.3390/en14071898
  3. Langer, J., Quist, J., Blok, K. (2021). Review of Renewable Energy Potentials in Indonesia and Their Contribution to a 100% Renewable Electricity System. Energies, 14 (21), 7033. doi: https://doi.org/10.3390/en14217033
  4. Jin, Z., Ye, H., Wang, H., Li, H., Qian, J. (2017). Thermodynamic analysis of siphon flash evaporation desalination system using ocean thermal energy. Energy Conversion and Management, 136, 66–77. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.01.002
  5. Herrera, J., Sierra, S., Ibeas, A. (2021). Ocean Thermal Energy Conversion and Other Uses of Deep Sea Water: A Review. Journal of Marine Science and Engineering, 9 (4), 356. doi: https://doi.org/10.3390/jmse9040356
  6. Hunt, J. D., Nascimento, A., Zakeri, B., Barbosa, P. S. F., Costalonga, L. (2022). Seawater air-conditioning and ammonia district cooling: A solution for warm coastal regions. Energy, 254, 124359. doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.124359
  7. Kulyk, V., Teptya, V., Vishnevskyi, S., Hrytsiuk, Y., Hrytsiuk, I., Zatkhei, M. (2022). Development of a method for optimizing industrial energy storage units placement in electric distribution networks on the basis of ideal current distribution. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (8 (117)), 6–16. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.260080
  8. Chen, Y., Liu, Y., Zhang, L., Yang, X. (2021). Three-Dimensional Performance Analysis of a Radial-Inflow Turbine for Ocean Thermal Energy Conversion System. Journal of Marine Science and Engineering, 9 (3), 287. doi: https://doi.org/10.3390/jmse9030287
  9. Zhang, H., Liu, C., Yang, Y., Wang, S. (2020). Ocean thermal energy utilization process in underwater vehicles: Modelling, temperature boundary analysis, and sea trail. International Journal of Energy Research, 44 (4), 2966–2983. doi: https://doi.org/10.1002/er.5123
  10. Hunt, J. D., Weber, N. de A. B., Zakeri, B., Diaby, A. T., Byrne, P., Filho, W. L., Schneider, P. S. (2021). Deep seawater cooling and desalination: Combining seawater air conditioning and desalination. Sustainable Cities and Society, 74, 103257. doi: https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.103257
  11. Langer, J., Infante Ferreira, C., Quist, J. (2022). Is bigger always better? Designing economically feasible ocean thermal energy conversion systems using spatiotemporal resource data. Applied Energy, 309, 118414. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.118414
  12. Kovalenko, V., Borysenko, A., Kotok, V., Nafeev, R., Verbitskiy, V., Melnyk, O. (2022). Determination of technological parameters of Zn-Al layered double hydroxides, as a matrix for functional anions intercalation, under different synthesis conditions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (116)), 25–32. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254496
  13. Chen, Y., Liu, Y., Yang, W., Wang, Y., Zhang, L., Wu, Y. (2021). Research on Optimization and Verification of the Number of Stator Blades of kW Ammonia Working Medium Radial Flow Turbine in Ocean Thermal Energy Conversion. Journal of Marine Science and Engineering, 9 (8), 901. doi: https://doi.org/10.3390/jmse9080901
  14. Seungtaek, L., Hoseang, L., Hyeonju, K. (2020). Dynamic Simulation of System Performance Change by PID Automatic Control of Ocean Thermal Energy Conversion. Journal of Marine Science and Engineering, 8 (1), 59. doi: https://doi.org/10.3390/jmse8010059
  15. Vera, D., Baccioli, A., Jurado, F., Desideri, U. (2020). Modeling and optimization of an ocean thermal energy conversion system for remote islands electrification. Renewable Energy, 162, 1399–1414. doi: https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.07.074
  16. Rapaka, V., Bakkiyanathan, M. (2013). Mathematical Modelling of A Plate Type Heat Exchanger for A 0.1 MWe OTEC Plant. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 2 (7). Available at: https://www.ijert.org/research/mathematical-modelling-of-a-plate-type-heat-exchanger-for-a-0.1-mwe-otec-plant-IJERTV2IS70570.pdf
  17. Zapata, A., Amaris, C., Sagastume, A., Rodríguez, A. (2021). CFD modelling of the ammonia vapour absorption in a tubular bubble absorber with NH3/LiNO3. Case Studies in Thermal Engineering, 27, 101311. doi: https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101311
  18. Ghavami, N., Özdenkçi, K., Chianese, S., Musmarra, D., De Blasio, C. (2022). Process simulation of hydrothermal carbonization of digestate from energetic perspectives in Aspen Plus. Energy Conversion and Management, 270, 116215. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.116215
Development of tin copper alloys in shell and tube evaporator heat exchanger systems in ocean thermal energy converse power plant

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-10-30

Як цитувати

Mawardi, M., Wirjosentono, B., Ambarita, H., & Koto, J. (2022). Розробка олов’яно-мідних сплавів в корпусно-трубних теплообмінних системах конверсної електростанції океанічної теплової енергії . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(8(119), 37–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263263

Номер

Том 5 № 8(119) (2022): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Mawardi Mawardi, Basuki Wirjosentono, Himsar Ambarita, Jaswar Koto

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.