본 연구에서는 지열발전 등과 같은 저온 열원을 에너지원으로 하는 발전에 응용될 수 있는 HFC-134a 유기랭킨사이클의 출력 극대화를 수행하였다. 기존의 연구와는 달리, 본 연구에서는 열교환기해석에 유한체적법을 적용함으로써 작동유체의 열전달 및 압력강하 특성을 고려하였다. 또한, 열원과 냉각수의 입구온도 및 유량, 그리고 사이클을 구성하는 열교환기들의 총 전열면적을 구속 조건으로 함으로써, 기존 연구들에 비해 보다 현실적인 결과를 얻을 수 있도록 하였다. 사이클의 출력은 3 개의 설계인자를 이용하여 최적화 하였다. 시뮬레이션 결과, 출력을 극대화 시킬 수 있는 설계인자들의 최적조합이 존재함을 보였다. 또한, 출력 향상을 위해서는 증발과정의 개선이 우선적으로 필요함을 보였다.
In this study, an organic Rankine-cycle system using HFC-134a, which is a power cycle corresponding to a low-temperature heat source, such as that for geothermal power generation, was investigated from the view point of power optimization. In contrast to conventional approaches, the heat transfer and pressure drop characteristics of the working fluid within the heat exchangers were taken into account by using a discretized heat exchanger model. The inlet flow rates and temperatures of both the heat source and the heat sink were fixed. The total heat transfer area was fixed, whereas the heat-exchanger areas of the evaporator and the condenser were allocated to maximize the power output. The power was optimized on the basis of three design parameters. The optimal combination of parameters that can maximize power output was determined on the basis of the results of the study. The results also indicate that the evaporation process has to be optimized to increase the power output.
