Μοντελοποίηση και διερεύνηση εκτονωτών θετικής εκτόπισης σε συστήματα ORC - Μουρατίδης, Γεώργιος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θερμότητας. Εργαστήριο Ατμοκινητήρων και Λεβήτων, 2014)
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη θερμοδυναμικών ημιεμπειρικών μοντέλων για την προσομοίωση της λειτουργίας εκτονωτών θετικής εκτόπισης σε συστήματα ORC της κλίμακας των kW. Η ανάπτυξη των συγκεκριμένων μοντέλων βασίστηκε σε αρκετά θερμοδυναμικά ημιεμπειρικά μοντέλά που υπάρχουν στη βιβλιογραφία . Αντικειμενικό ζητούμενο από το συγκεκριμένο μοντέλο είναι η ικανότητα της «επι-τόπου» προσομοίωσης εκτονωτών που χρησιμοποιούνται σε πειραματικές διατάξεις με μοναδικά απαιτούμενα δεδομένα κάποια βασικά κατασκευαστικά στοιχεία για τον εκτονωτή και τις μετρήσεις που προκύπτουν από την πειραματική του διερεύνηση. Η χρήση των ημιεμπειρικών μοντέλων εστιάζει δηλαδή στην προσομοίωση μιας μηχανής χωρίς να διατίθενται λεπτομερή κατασκευαστικά στοιχεία και ταυτόχρονα η προσομοίωση πρέπει να συγκλίνει με την πραγματική της λειτουργία σε διάφορες συνθήκες. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας, αναπτυχθήκαν δύο ημιεμπειρικά μοντέλα: σπειροειδή εκτονωτή και εμοβολοφόρου εκτονωτή. Καθώς δεν υπήρχε η δυνατότητα για τη διεξαγωγή πειραμάτων και ως εκ τούτου για τον προσδιορισμό των αντίστοιχων παραμέτρων των δύο ημιεμπειρικών μοντέλων, αντλήθηκαν τιμές από τη διαθέσιμη βιβλιογραφία. Ακόμα και έτσι επιτυγχάνονται μικρά σχετικά σφάλματα που δεν ξεπερνάνε το 10%. Σημαντικό τμήμα της διπλωματικής εργασίας αποτέλεσε και η διερεύνηση της λειτουργίας των εκτονωτών. Μέσω του μοντέλου εξετάστηκε η λειτουργία των εκτονωτών σε διάφορες επιβαλλόμενες συνθήκες. Προσδιορίστηκε έτσι η βέλτιστη λειτουργία του εκτονωτή και η συμπεριφορά του σε σημεία διαφορετικά από αυτό. Σημαντικό κομμάτι σε κάθε σύστημα ORC είναι η λειτουργία στα μερικά φορτία. Επίσης έγινε διερεύνηση της λειτουργίας του εκτονωτή σε μερικό φορτίο και προτάθηκε ο νόμος μείωσης της ταχύτητας περιστροφής του εκτονωτή ανάλογα το φορτίο, με σκοπό να μην αλλάζουν οι συνθήκες λειτουργίας αναφορικά με το σημείο σχεδίασης. Τα αποτελέσματα είναι αρκετά ενθαρρυντικά ,πετυχαίνοντας σχεδόν σταθερό ισεντροπικό βαθμό απόδοσης του κύκλου σε μεγάλο εύρος λειτουργίας του στο μερικό φορτίο. Τέλος έγινε μια έρευνα για να διαπιστωθούν οι μέγιστες και ελάχιστες παροχές διαχειριζόμενου όγκου τριών τεχνολογιών συμπιεστών θετικής εκτόπισης, που είναι εμπορικά διαθέσιμοι αυτή τη στιγμή. Με αυτό τον τρόπο βρέθηκαν τα όρια ισχύος των εκτονωτών που θα προκύψουν από μετατροπή των αντίστοιχων συμπιεστών.