Publication

Experimental Investigation of a Small-Scale Organic Rankine Cycle Turbo-Generator Supported on Gas-Lubricated Bearings

Résumé

Waste heat recovery (WHR) is expected to contribute to reducing CO2 emissions from trucks. Organic Rankine cycle (ORC) systems show the highest potential for this application, but still lack efficient small-scale expansion devices, in practice. A novel turbogenerator (TG) supported on gas-lubricated bearings is presented in this paper. The device combines a single-stage radial-inflow turbine and a permanent-magnet machine in a single rotating part supported on aerodynamic bearings, lubricated with the working fluid (R245fa). The oil-free expander was tested within a dedicated ORC test setup. It was driven up to its nominal speed of 100 krpm, generated up to 2.3 kW of electrical power, and reached a peak overall efficiency of 67%. Although the prototype was not actively cooled, the mechanical losses of the rotor shaft and the iron loss of the electrical machine reached their nominal levels. Only the copper loss was at a part-load level. The electromechanical efficiency of the TG reached 91% and is expected to increase while testing the device at higher load. This proof of concept confirms the high-speed and low-loss potential of gas-lubricated bearings for small-scale dynamic expanders.

À propos de ce résultat
Cette page est générée automatiquement et peut contenir des informations qui ne sont pas correctes, complètes, à jour ou pertinentes par rapport à votre recherche. Il en va de même pour toutes les autres pages de ce site. Veillez à vérifier les informations auprès des sources officielles de l'EPFL.
Concepts associés (35)
Fluid bearing
Fluid bearings are bearings in which the load is supported by a thin layer of rapidly moving pressurized liquid or gas between the bearing surfaces. Since there is no contact between the moving parts, there is no sliding friction, allowing fluid bearings to have lower friction, wear and vibration than many other types of bearings. Thus, it is possible for some fluid bearings to have near-zero wear if operated correctly. They can be broadly classified into two types: fluid dynamic bearings (also known as hydrodynamic bearings) and hydrostatic bearings.
Électrotechnique
L’électrotechnique se rapporte . Elle concerne par exemple la production, le transport, la distribution, le traitement, la transformation, la gestion et l’utilisation de l’énergie électrique. Parfois appelée « génie électrique », elle remonte à l'invention, en 1600, par William Gilbert, d'un électromètre permettant de déterminer la présence des charges électriques, et à l'invention, en 1672, par Otto von Guericke, d'un générateur électrostatique permettant de séparer des charges électriques à l'aide d'une machine.
Réseau électrique
Un réseau électrique est un ensemble d'infrastructures énergétiques plus ou moins disponibles permettant d'acheminer l'électricité des centres de production vers les consommateurs. Il est constitué de lignes électriques exploitées à différents niveaux de tension, connectées entre elles dans des postes électriques. Les postes électriques permettent de répartir l'électricité et de la faire passer d'une tension à l'autre grâce aux transformateurs.
Afficher plus
Publications associées (36)

Computational design and additive manufacturing of electromagnetic coils

Adrien Jean-Michel Thabuis

The modern world is heavily reliant on electromagnetic devices to convert mechanical energy into electrical energy and vice versa. These devices are fundamental to powering our society, and the growing need for automated production lines and electrified tr ...
EPFL2023

Small-scale organic Rankine cycle turbo-generator for waste heat recovery on truck engine

Kévin Rosset

Truck engine waste heat recovery (WHR) systems have been investigated for many years. Among them, organic Rankine cycle (ORC) systems show the highest potential, but still lack efficient small-scale expansion devices, in practice. Proposed expanders are of ...
EPFL2020

Copper battery for heat to power conversion and energy storage

Sunny Isaïe Maye

An important part of the electricity production relies on heat conversion. Indeed power plants burn fuels like natural gas, coal or use nuclear fission to produce heat that can be transformed into electricity through a thermodynamic cycle and the mechanica ...
EPFL2020
Afficher plus
MOOCs associés (10)
SES Swiss-Energyscope
La transition énergique suisse / Energiewende in der Schweiz
Electrotechnique I
Découvrez les circuits électriques linéaires. Apprenez à les maîtriser et à les résoudre, dans un premier temps en régime continu puis en régime alternatif.
Electrotechnique I
Découvrez les circuits électriques linéaires. Apprenez à les maîtriser et à les résoudre, dans un premier temps en régime continu puis en régime alternatif.
Afficher plus