การถ่ายเทความร้อนในวงจรแรงกกออร์แกนิกเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในระบบที่ใช้เป็นแหล่งความร้อนไม่สูงมาก
การถ่ายเทความร้อนในวงจรแรงกกออร์แกนิก
วงจรแรงกกออร์แกนิก (Organic Rankine Cycle หรือ ORC) เป็นเทคนิคในการแปลงพลังงานความร้อนเป็นพลังงานกล หรือไฟฟ้า โดยใช้สารทำงาน (working fluid) ที่เป็นสารอินทรีย์ เช่น พวกไฮโดรคาร์บอน หรือซิลิโคน ที่มีจุดเดือดต่ำเมื่อเทียบกับน้ำ
หลักการทำงานของวงจรแรงกกออร์แกนิก
การระเหย: สารทำงานได้รับความร้อนจากแหล่งความร้อนแล้วระเหยกลายเป็นไอน้ำ
การขยายตัว: ไอน้ำที่เกิดขึ้นถูกนำไปขยายตัวในเทอร์ไบน์ เพื่อผลิตพลังงานกล
การแลกเปลี่ยนความร้อน: ไอน้ำที่ผ่านเทอร์ไบน์จะสูญเสียพลังงานและกลายเป็นน้ำผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน
การอัดกลับ: น้ำจะถูกอัดกลับไปยังหม้อไอน้ำเพื่อเริ่มวงจรใหม่
การถ่ายเทความร้อนในวงจรแรงกกออร์แกนิก
การถ่ายเทความร้อนเป็นกระบวนการสำคัญในวงจร ORC ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็นสามขั้นตอนคือ:
การถ่ายเทความร้อนในกระบวนการระเหย: ความร้อนถูกถ่ายเทจากแหล่งความร้อนไปยังสารทำงานโดยผ่านชุดแลกเปลี่ยนความร้อน ทำให้สารทำงานระเหยกลายเป็นไอ
การถ่ายเทความร้อนจากเทอร์ไบน์ไปยังชุดระบายความร้อน: ไอน้ำที่ผ่านการขยายตัวในเทอร์ไบน์จะมีอุณหภูมิและความดันลดลง และจะต้องเอาความร้อนออกเพื่อควบแน่นกลายเป็นน้ำ
การถ่ายเทความร้อนจากชุดระบายความร้อนไปยังสภาพแวดล้อม: น้ำจะถูกส่งผ่านชุดระบายความร้อนหรือมีเดียความร้อนเพื่อลดอุณหภูมิให้เหมาะสมกับการบีบอัดต่อไป
ประสิทธิภาพและข้อดีของ ORC
วงจรแรงกกออร์แกนิกมีข้อดีดังนี้:
ประสิทธิภาพสูง: เนื่องจากสารทำงานใน ORC มีจุดเดือดต่ำ สามารถทำงานได้ดีในอุณหภูมิที่ต่ำ
เหมาะกับพลังงานหมุนเวียน: ORC สามารถใช้พลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนเช่น พลังงานแสงอาทิตย์ หรือพลังงานความร้อนจากดินได้
ลดผลกระทบสิ่งแวดล้อม: เนื่องจากมีการใช้สารอินทรีย์ที่ปล่อยสารพิษต่ำ
ข้อพิจารณาในการออกแบบ
การออกแบบระบบ ORC ต้องพิจารณาหลายปัจจัยได้แก่:
การเลือกสารทำงาน: สารทำงานที่มีจุดเดือดต่ำและสามารถระเหยได้ง่ายเป็นสิ่งสำคัญ
ระบบแลกเปลี่ยนความร้อน: ต้องออกแบบให้มีประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนสูง
การจัดการของเสียความร้อน: ต้องมีระบบระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ
การพิจารณาทั้งหมดนี้ช่วยให้วงจรแรงกกออร์แกนิกทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและยั่งยืน