In this paper, an analysis on exergy efficiency of high-efficiency R717 OTEC power system for the efficiency and pressure drop in main components were investigated theoretically in order to optimize the design for the operating parameters of this system. The operating parameters considered in this study include turbine and pump efficiency, and pressure drop in a condenser and evaporator, respectively. As the turbine efficiency of R717 OTEC power system increases, the exergy efficiency of this system increases. But pressure drop in the evaporator of R717 OTEC power system increases, the exergy efficiency of this system decreases, respectively. And, in case of exergy efficiency of this OTEC system, the turbine efficiency and pressure drop in a condenser on R717 OTEC power system is the largest and the lowest among operation parameters, respectively.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.9
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pp.1101-1105
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2014
Ocean Thermal Energy Conversion(OTEC) which uses the temperature difference between warm surface sea-water and cold deep sea-water to produce electric power is the promising technology. OTEC is able to be utilized as the $CO_2$ reducing technology by using the consistent temperature differential, while the system efficiency is very low. Thus, the design and development of a efficient turbine is essential to improve the system efficiency for OTEC. In this study, a 100kW-class radial inflow turbine using R32 was designed for OTEC and this turbine's performance was estimated by analysis of CFD. According as the simulation results, turbine's geometry was corrected. The radial inflow turbine satisfying the requirements is designed by the repeated attempts.
The development of limited petroleum resources for use with mankind inevitably explores and seeks to develop oil fields in the deep sea area, under the rise of the oil prices market situation. The use of Oceanic Thermal Energy Conversion (OTEC) technology, which operates the power generation facility using the temperature differences between the deep water and the surface water, is progressing actively as a trend to follow. In this study, the application of the Discharged Thermal Energy Conversion (DTEC) was designed and analyzed under the condition that the supply condition of seawater used in the FPSO installed in the deep sea area is changed up to 400m depth. In this case, it was confirmed that the design of the system that can generate more electric power according to the depth of water is confirmed, by thus applying the DTEC system by taking the cooling water at a deeper water depth than the existing design water depth. The FPSO considers the similarity of the OTEC power generation facilities, and will apply the DTEC system to FPSO in the deep sea area to accumulate technology and the conversion to further utilize the OTEC power generation facilities after the end of life cycle of oil production, which could be a solution to two important issues, namely, resource development and sustainable development.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.5
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pp.580-585
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2012
In this paper, the cycle performance analysis for condensation and evaporation capacity, total work and efficiency of ocean thermal energy conversion power system using R744 ($CO_2$) is presented to offer the basic design data for the operating parameters of this system. The operating parameters considered in this study include superheating and subcooling degree, evaporation and condensation temperature, pump and turbine efficiency. The main results were summarized as follows : The evaporation capacity of R744 increases with superheating and subcooling degree, but decreases with the increasing condensation temperature. The total work increases with superheating and subcooling degree of R744, but decreases with the increasing evaporating temperature. And, the efficiency increases with subcooling and superheating degree, but decreases with the increasing condensation temperature. Therefore, superheating and subcooling degree, evaporation and condensation temperature and pump and turbine efficiency of R744 OTEC power system have an effect on the evaporation and condensation capacity, total work and efficiency of this system. With a thorough grasp of these effect, it is necessary to design the OTEC power cycle using R744.
Shin, Sang-Ho;Jung, Dong-Soo;Kim, Chong-Bo;Seo, Tae-Beom;Chun, Won-Gee;Auh, P. Chung-Moo
Solar Energy
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v.17
no.4
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pp.23-33
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1997
In this paper, performance of various working fluids is evaluated for the closed Ocean Thermal Energy Conversion(OTEC) power plant operating on Rankine cycle. The evaporator and condenser are modeled via UA and LMTD method while turbine and pump are modeled by specifying isentropic efficiencies. R22, Propane, Propylene, R134a, R125, R143a, R32, R410A and Ammonia are used as working fluids. Results show that newly developed fluids such as R410A and R32 that do not cause stratospheric ozone layer depletion perform as well as R22 and ammonia. The superheat at the evaporator exit and subcooling at the condenser exit do not affect the performance of the simple OTEC power cycle. Turbine efficiency and heat exchanger size influence greatly the performance of the Rankine cycle. Finally, it was shown that closed OTEC power plants can practically generate electricity when the difference in warm and cold sea water inlet temperatures is greater than $20^{\circ}C$.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.35
no.1
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pp.46-52
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2011
A study on the improvement for cycle efficiency of closed-type ocean thermal energy conversion (OTEC) was studied to obtain the basic data for the optimal design of cycle. For that, OTEC cycle with a generator, a reheater and a multi-turbine was simulated and analyzed. The basic thermodynamic model for OTEC is Rankine cycle and the surface seawater of $26^{\circ}C$ and deep seawater of $5^{\circ}C$ were used for the heat source of evaporator and condenser, respectively. Ammonia is used as the working fluid. The cycle efficiency increased when generator is added with 0.9 generator effectiveness. When the reheater and multi-turbine are applied in the basic cycle, the cycle efficiency showed 3.14% and the capacity of heat exchanger decreased for same total cycle power. For the OTEC cycle with the generator, the reheater and the multi-turbine showed the highest cycle efficiency and increased the efficiency by more than 6.5% comparing with the basic OTEC cycle.
In this paper, EP-Kalina cycle applying liquid-vapor ejector and motive pump is newly proposed. In this EP-Kalina cycle, the liquid-vapor ejector is used to increase pressure difference between inlet and outlet of the turbine. Also the motive pump enhances the performance of liquid-vapor ejector, resulting in increase of system efficiency of OTEC cycles. The comparison cycles in this study are basic, Kalina, EKalina and EP-Kalina ones. The pump work, net power, APRe, APRc, TPP and system efficiency of each cycle are compared. In case of net power, EP-Kalina cycle is lowest among the cycles due to the application of the motive pump. But, the net power difference of cycles seems to be minor since the pump work of cycles is merely about 1kW, compared to turbine gross power of 20kW. The system efficiency of EP-Kalina cycle shows 3.22%, relatively 44% higher than that of basic OTEC cycle. Therefore, the system efficiency is increased by applying the liquid-vapor ejector and the motive pump. Additional performance analysis is necessary to optimize the proposed EP-Kalina cycle.
In this paper, the performance analysis for evaporation capacity, total work and efficiency of the ocean thermal energy conversion(OTEC) power system using mixed refrigerant(R32,R152a) is conducted to find the effect of hot wasted water on OTEC power system. The system in this study is applied with two stage turbine, regenerator, cooler and separator on Organic Rankine Cycle. The commercial program HYSYS is used for the performance analysis. The main results were summarized as follows : The efficiency of the OTEC power cycle has a largely effect on the evaporation capacity and total work. As increasing temperature of heat source water, evaporator's capacity is decreased but total work increase. Otherwise, using hot wasted water bring effects not only increasing system efficiency but also declining evaporator's capacity. Thus With a thorough grasp of these effect, it is necessary to find way to use hot wasted water emitted by power plant and so on.
Cha, Sang Won;Lee, Ho Saeng;Moon, Deok Soo;Kim, Hyeon Ju
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.38
no.4
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pp.502-507
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2014
In this paper, performance characteristics of cycles were studied when mixed working fluid was used for ocean thermal energy conversion (OTEC). Among the various mixed refrigerants for industrial heat-pump, R32/R152a used in ocean thermal energy conversion system. For simulations, R32/R152a were used in existing closed cycle and Kalina cycle which is used only ammonia and water as mixed refrigerant. Temperature of the warm heat source was 26 and 29 celsius degree, temperature of the cold heat source was 5 celsius degree. In results of simulation, Gross power of the closed cycle on R32 was 22kW, and efficiency of the cycle was 2.02%. When the mixed refrigerant of R32/R152a, in the ratio of 90 to 10, gross power of the closed cycle was 29.93kW, and efficiency of the cycle was 2.78%. Gross power and cycle efficiency of R32/R152a increased by 36% and 37% than those of existing single refrigerant. Additionally, the same simulations were conducted in Kalina cycle with the same various composition ratio of mixed refrigerant.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.8
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pp.1036-1042
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2012
This paper describes an analysis on exergy efficiency of R744 OTEC power system to optimize the design for the operating parameters of this system. The operating parameters considered in this study include subcooling and superheating degree, evaporation and condensation temperature, and turbine and pump efficiency, respectively. The main results are summarized as follows : As the evaporation temperature, superheating degree, and turbine and pump efficiency of R744 OTEC power system increases, the exergy efficiency of this system increases, respectively. But condensation temperature and subcooling degree of R744 OTEC power system increases, the exergy efficiency of this system decreases, respectively. The effect of evaporation temperature and pump efficiency on R744 OTEC power system is the largest and the lowest among operation parameters, respectively. Therefore, the refrigerant temperature in the evaporator must be closely to the surface seawater temperature to enhance the exergy efficiency of R744 OTEC power system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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