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文档简介

2LiYingjie2014.11.7ExperimentalinvestigationofaThermallyDrivenHeatPumpbasedonadoubleOrganicRankineCycleandanoil-freeCompressor-TurbineUnit3

Content

1、Introduction

2、TheORC-ORCconcept

3、ORC-ORCprototypelayout

4、Compressor-turbineunitprototype

5、Measurements

6、Conclusionsandperspectives

41、IntroductionThispaperpresentstheexperimentalinvestigationofaconceptofThermallyDrivenHeatPump(TDHP),basedonthecouplingofavaporcompressionheatpumpcycleandanOrganicRankineCycle(ORC)。

ThestudiedsystemisanOrganicRankineCycle(ORC)drivenheatpump.ItconsistsofaHeatPump(HP)compressioncycleandanORCinwhichtheturbineisdirectlydrivingthecompressor.AstheHPcompressioncyclecanbeseenasareversedorganicRankinecycle,thissystemiscalledhereanORC-ORC。52、TheORC-ORCconceptThesystemstudiedinthisprojectusesasingle-stageradialinflowturbineandasingle-stagecentrifugalcompressor.Theyaredirectlycoupledthroughashaftsupportedongasbearings.AprototypeusingR134aasworkingfluidhasbeendevelopedtodemonstratethefeasibilityofthisconceptandidentifythetechnicaldifficulties(Demierreetal.,2012).673、ORC-ORCprototypelayoutTheORCcondenser(Condenser1)isaplateheatexchangerwhereastheORCevaporatoriscomposedofthreeDualTubeCoil(DTC)heatexchangers.Thedrivingheatisdeliveredtothesystembyahotthermaloil(Syltherm800)circuitwhichisdrivenbyanelectricheater.894、Compressor-turbineunitprototype

TheCompressor-TurbineUnit(CTU)hasbeendesignedbasedontheelectricallydrivenoil-freecompressorprototype(about3kW)developedbySchiffmannandFavrat(2009).Thecompressorstageandthebearingandrotordimensionswerekeptthesameexceptfortheelectricmotorthatwasreplacedwithasingle-stageradialinflowturbine.10115、Measurements

Duringthetests,thevalvesR5andR6(seeFig.4)werekeptfullyopeninordertosimulateauniquecondenserandthustoobtainthesamecondensingtempera-tureandpressureforboththeORCandtheHPcycle.12136、Conclusionsandperspectives

AprototypeofanORCeORCheatpumpwithanoilfreecompressor-turbineunithasbeendevelopedandtested.Thesefirsttestshaveenabledtodemonstratethefeasibilityoftheconceptandidentifythetechnicaldifficulties.Atthisstage,promisingperformanceshavebeenobtainedwiththisfirstprototype.Thenextstepwillbethetestingofthispro-totypewithhigherturbineinlettemperatureandORCevap-orationpressure,reducedtipclearancesfortheturbomachinesandimprovedsealingconcepts.Furtherinvestigationss

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