Akauzální modelování úloh z termomechaniky v Modelice

Abstract

Cílem této bakalářské práce bylo vytvořit knihovnu v jazyce Modelica pro řešení vybraných úloh z termomechaniky. Vytvořená knihovna obsahuje modely oběhů pracujících s ideálním plynem, ale také skutečnými médii. Hlavní pozornost je v této práci věnována rozboru a modelování klasického Rankin-Clausiova cyklu pracujícího s vodou, ale také Organického Rankinova cyklu (ORC), který se používá pro zpracování odpadního tepla za účelem výroby elektrické energie. Princip obou cyklů je obdobný a liší se zejména pracovní látkou. V práci je provedena technická a ekonomická studie aplikace ORC jednotky v cementárenském provozu se záměrem ušetřeni nakladu na elektrickou energii. Právě vliv zvolené pracovní látky na parametry ORC jsou předmětem této práce. Z výsledků všech zkoumaných modelů voda, Cyklopentan, Toluen, Heptan, R123 a R245fa, bylo stanoveno, že chladivo R245fa má pro zvolené podmínky nejvyšší účinnost ze všech organických látek.

The aim of this bachelor thesis was the development of a library for solving thermodynamics tasks in Modelica. The library contains models of cycles working with both the ideal gas, and the real substances. The main part of the work is the description and modeling of Steam Rankine Cycle and Organic Rankine Cycle that are applied in Waste Heat Recovery (WHR). The working principle of both cycles is similar. The main difference is in the working fluid. In this work, we give a technical economical assessment of the application of ORC system in concrete industry for energy costs reduction. The change of ORC parameters with the choice of particular working fluid is the main task of the thesis. Based on the simulated model results for selected working fluids (water, Cyclopentane, Toluene, Heptane, R123 and R245fa), we concluded that the highest efficiency was achieved with R245fa refrigerant for Organic Rankine Cycle in case of selected initial conditions.