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Come funziona il ciclo rankine organico

Il Ciclo Organico Rankine (Organic Rankine Cycle) è simile al ciclo a vapore utilizzato nelle grandi centrali elettriche per produrre elettricità, ma in questo caso viene utilizzato un fluido organico anziché acqua come fluido di lavoro. Il fluido organico è simile ai fluidi usati per il condizionamento dell'aria e permette di eseguire il ciclo Rankine a temperature più basse. Il fluido motore in un ciclo chiuso raccoglie calore da una sorgente esterna o da un serbatoio e genera un flusso gassoso caldo che si espande attraverso un espansore volumetrico per generare potenza.

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Pompa

Il fluido di lavoro viene pompato (idealmente isentropicamente) da un valore di bassa pressione ad un'alta pressione da una pompa. Mentre la tecnologia attuale nelle installazioni ORC di grandi e medie dimensioni è rappresentata da pompe centrifughe, questa soluzione non è adatta per sistemi più piccoli: infatti, le esigenze simultanee di basse portate e pressioni differenziali elevate possono essere soddisfatte solo una macchina centrifuga a più stadi, ma questa opzione comporta un costo eccessivo. Le pompe volumetriche sono quindi un'alternativa più adatta per ORC di piccole dimensioni, ma comportano alcuni inconvenienti come un'efficienza relativamente bassa. La macchina Kaymacor utilizza una soluzione proprietaria per la pompa la cui efficienza è del 55% (confronta con il 15% delle soluzioni commerciali).

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Evaporatore

Il flusso di liquido ad alta pressione entra nell'evaporatore dove viene riscaldato a pressione costante da una sorgente di calore esterna per diventare un flusso di vapore saturo. Le fonti di calore comuni per i cicli organici Rankine sono i gas di scarico provenienti dai sistemi di combustione (centrali elettriche o processi industriali), da flussi liquidi o gassosi caldi provenienti da processi industriali o da fonti termiche rinnovabili quali geotermico, solare termico o biomassa. Lo sviluppo di sistemi di piccola taglia ha richiesto l'utilizzo di scambiatori di calore a piastre anziché di scambiatori a fasci tubieri utilizzati nelle grandi macchine ORC.

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Espansore

Il flusso di vapore surriscaldato o saturo si espande attraverso l'espansore per generare potenza. L'espansione diminuisce la temperatura e la pressione del flusso di vapore. Le macchine di piccole dimensioni, per poter sfruttare lo stesso salto di entalpia delle macchine più grandi, devono essere strutturalmente diverse. KAYMACOR ha sviluppato un espansore volumetrico le cui caratteristiche sono il basso peso, l'alta efficienza, la silenziosità, le ridotte vibrazioni e l'elevata affidabilità. L'efficienza dell'espansore volumetrico integrato nel sistema MORGANA è del 70%. L'espansore è integrato con un alternatore brushless molto efficiente.

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Condensatore

Il flusso di vapore entra nel condensatore dove viene raffreddato per generare un flusso liquido saturo. In questa fase viene prodotto calore per applicazioni di cogenerazione. La temperatura di tale calore può essere selezionata in una vasta gamma.

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Evaporator Condenser Pump Generator