2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Small Output Organic Rankine Cycle Based on Performance of Fluid Machine with Mixture of Refrigerant and Lubricant
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16K00653
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
佐々木 壮一 長崎大学, 工学研究科, 助教 (00304965)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 朝彦 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (00284711)
馬越 孝道 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(環境), 教授 (30232888)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2020-03-31
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| Keywords | オーガニックランキンサイクル / 熱効率 / タービン / 圧力比 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2017年度に製作された小出力オーガニックランキンサイクルのテストプラント1号機の性能試験の結果に基づいて, 高圧ポンプ（IWAKI，MDG-M4T6B100），カーエアコン用コンプレッサー（DENSO，SCSA06C）を転用したタービン，蒸発器（日阪製作所，BXC-154-NU-14），ヒートポンプシステムの蒸発器を転用した凝縮器（DAIKIN, RQW45NV）を連結し，テストプラント2号機を開発した．作動流体にはR245faが採用され，そのT-s線図が熱物性値に基づいて計算されている．高温熱源は小浜温泉の温水の温度を参考に95℃に設定され，低温熱源は25℃に設定されている．その温泉の湧出量が2.0L/minであると仮定し，サイクルの質量流量は0.0171kg/sに設定されている．このとき，タービンの入口圧力は535kPa，比エンタルピーは468.017kJ/kg，タービンの出口圧力は212kPa，等エントロピー膨張を想定した場合のタービン出口の比エントロピーは1.817ｋJ/(kg K)，タービン出口の比エンタルピーは449.78kJ/kgとなる．以上の条件から，テストプラントの理論熱効率は7.8％となり，その正味出力は305Wとなる．テストプラントのタービンの軸出力は，トルクメーター（Ono-Sokki, SS-020）と電磁式回転検出器（Ono Sokki, MP 981）によって計測された．実測値に基づく熱力学的な正味出力は36.1Wであるのに対して，実測値の軸出力は最大約4.5Wであった．このタービンの実測値の圧力比は約1.2であり，その機械効率はおよそ12.5％であった．今後，小出力オーガニックランキンサイクルを実用化するためには，圧力比のより大きなタービンを開発することが課題になる．
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