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Tab. 7.5
Kritische Daten einiger für ORC Prozesse in Frage kommender Fluide aus. (NIST
2007
)
und (VDI
2005
)
Fluidname
Summenformel
krit. Druck
p
krit
(MPa) krit. Temperatur
T
krit
(°C)
Kohlendioxid (R744)
CO
2
7.39
30.98
Propan (R290)
C
3
H
8
4.25
96.74
Fluormethan (R41)
CH
3
F
5.90
44.13
Trifluorethan (R143a)
C
2
H
3
F
3
3.76
72.71
Tetrafluorethan (R134a)
C
2
H
2
F
4
4.06
101.03
Octafluorethan (RC318)
C
4
F
8
2.78
115.23
n-Butan (R600)
C
4
H
10
3.80
151.98
Isobutan (R600a)
C
4
H
10
3.64
134.70
n-Pentan (R601)
C
5
H
12
3.37
196.60
Isopentan (R610a)
C
5
H
12
3.38
187.20
Ammoniak
NH
3
11.33
132.25
Wasser (R718)
H
2
O
22.06
373.95
• der Chemie des Arbeitsfluids. Organische Arbeitsmittel sind oftmals korrosiv und er-
fordern eine Oberflächenbeschichtung der Komponenten.
• der Abdichtung des Rohrleitungsnetzes, die aufwändiger als bei Wasser ist.
Einige typische Arbeitsmittel von ORC Prozessen sind in der Tab.
7.5
zusammengestellt.
Wie der Tab.
7.5
zu entnehmen ist, liegen die kritischen Punkte der organischen Ma-
terialien bei niedrigeren Temperaturen und Drücken als die des Wassers. Zusätzlich sind
auch die Verdampfungswärmen geringer. Damit passen die Kreisprozesse mit ORC rele-
vanten Fluiden besser in das Dreiecksschema. Das Optimum stellt eine hohe dimensions-
lose Verdampfungstemperatur
Q
dar, die in folgender Weise gebildet wird:
T
S
h
V
,
ORC
=
c
p
,
ORC
·
Q
,
(7.92)
in der
c
p, ORC
die spezifische Wärmekapazität des ORC Fluids ist,
T
S
dessen Verdampfungs-
temperatur und Δ
h
V, ORC
die Verdampfungswärme.
Die Abb.
7.69
a zeigt die
T
-
s
-Diagramme einiger der in Tab.
7.5
dargestellten ORC Flui-
de im Vergleich mit Wasser (Abb.
7.69
b). Einige der organischen Arbeitsmittel zeigen ein
retrogrades Verhalten, wie beispielsweise Isobutan (R600a). Bei diesen Arbeitsmitteln ver-
läuft die Entspannung nicht über die Taulinie, sondern sie bleibt stets außerhalb des Nass-
dampfgebietes. Die Überhitzung des Fluids nimmt durch eine Entspannung in der Turbine
zu. In der Folge ist der Abdampf am Turbinenaustritt überhitzt und diese Wärme muss
zunächst entlang der Isobaren abgeführt werden, bevor das Arbeitsmittel kondensiert.
Die Abb.
7.70
zeigt schematisch den Aufbau eines einfachen ORC Prozesses. Hierbei
wird die im Receiver aufgenommene Wärme
q
zu
mit Hilfe eines Primärfluids zum Ver-
dampfer gefördert. Um die Wärme optimal zu nutzen, erfolgt eine Vorwärmung des ORC
Fluids in einem Vorwärmer. Im Sekundärkreislauf- dem eigentlichen ORC - durchläuft
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