Научная статья на тему 'Утилизация вторичных энергоресурсов газотурбинных двигателей с использованием струйной термокомпрессии'

Утилизация вторичных энергоресурсов газотурбинных двигателей с использованием струйной термокомпрессии Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
321
74
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ / СТРУЙНАЯ ТЕРМОКОМПРЕССИЯ / ЭЖЕКТОР / ENERGY SAVING / GAS TURBINE ENGINE / JET THERMOCOMPRESSION / EJECTOR

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Мирошниченко Владимир Валериевич, Борисов Николай Анатолиевич, Арсеньев Вячеслав Михайлович

Анализ многочисленных информационных источников по когенерации ГТД и молооборотных дизелей показывает приоритет использования пароэжекторных холодильных машин в силу ряда приемуществ, но не касающихся их энергоэффективности. Повышение энергоэффективности данного типа холодильных машин возможно при применении струйной термокомпрессии, позволяющей реализовать понижающую термотрансформацию утилизируемых тепловых потоков как в режиме выработки механической работы, так и генерации холода.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RECYCLING OF GAS TURBINE ENGINE WASTE ENERGY USING JET THERMOCOMPRESSION

The analysis of many sources on GTE co-generation and low-speed diesels shows the priority of using of ejector refrigerating machines because of their advantages. It is not related to their energy efficiency. Improving the energy efficiency of this type of refrigerating machines requires the use of jet thermocompression. This allows to reduce thermotransformation of recyclable heat flows in cases of the mechanical work production and the generation of cold.

Текст научной работы на тему «Утилизация вторичных энергоресурсов газотурбинных двигателей с использованием струйной термокомпрессии»

УДК 621.57

Мiрошниченко Володимир Валершович, астрант, info@inform.sumdu.edu.ua, +380668279374, voha mirosh@mail.ru.

Борисов Миколо Анатолiйович, acnipaHT, info@inform.sumdu.edu.ua, +380667369838, ferrari_599gtb@mail.ru. Арсеньев Вячеслав Михайлович, кандидат технчних наук, професор, info@inform.sumdu.edu. ua, +380975363572.

Сумський державний ушверситет, Суми, Украша. Вул. Римського-Корсакова, 2, Суми, Украша, 40007

УТИЛ1ЗАЦ1Я ВТОРИННИХ ЕНЕРГОРЕСУРС1В ГАЗОТУРБ1ННИХ ДВИГУН1В З ВИКОРИСТАННЯМ СТРУМИННО1 ТЕРМОКРМПРЕССП

Аналгз численних iнформацшних джерел по когенерацИ газотурбтних двигутв та мслооборотних дизелгв показуе прюритет використання пароежекторних холодильних машин в силу ряду переваг, але не стосуються iх енергоефективностi. Пiдвищення енергоефективностi даного типу холодильних машин можливо при застосувант струминног термокомпрессИ, що дозволяе реалгзувати знижувальну термотрансформацiю утилгзованих теплових потоюв як в режимi вироблення мехатчноi роботи, так i генераци холоду.

Ключовi слова: енергозбереження, газотурбтний двигун, струминна термокомпреая, ежектор.

Мирошниченко Владимир Валериевич, аспирант, info@inform.sumdu.edu.ua, +380668279374, voha_mirosh@mail.ru.

Борисов Николай Анатолиевич, аспирант, info@inform.sumdu.edu. ua, +380667369838, ferrari_599gtb@mail.ru.

Арсеньев Вячеслав Михайлович, кандидат технических наук, профессор, info@inform.sumdu.edu.ua, +380975363572.

Сумской государственный университет, Сумы, Украина. Ул. Римского-Корсакова, 2, Сумы, Украина, 40007

УТИЛИЗАЦИЯ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТРУЙНОЙ ТЕРМОКОМПРЕССИИ

Анализ многочисленных информационных источников по когенерации ГТД и молооборотных дизелей показывает приоритет использования пароэжекторных холодильных машин в силу ряда приемуществ, но не касающихся их энергоэффективности. Повышение энергоэффективности данного типа холодильных машин возможно при применении струйной термокомпрессии, позволяющей реализовать понижающую термотрансформацию утилизируемых тепловых потоков как в режиме выработки механической работы, так и генерации холода.

Ключевые слова: энергосбережение, газотурбинный двигатель, струйная термокомпрессия, эжектор.

Miroshnychenko Volodymyr Valeriyovich, postgraduate, info@inform.sumdu.edu.ua, +380668279374, voha_mirosh@mail.ru.

Borisov Nikolay Anatolievich, postgraduate, info@inform.sumdu.edu.ua, +380667369838, ferrari_599gtb@mail.ru. Arsenyev Vacheslav Mikhailovich, Candidate of Technical Sciences, professor, info@inform.sumdu.edu.ua, +380975363572.

Sumy State University, Sumy, Ukraina. St. Rimskogo-Korsakov, 2, Sumy, Ukraine, 40007

RECYCLING OF GAS TURBINE ENGINE WASTE ENERGY USING JET THERMOCOMPRESSION

The analysis of many sources on GTE co-generation and low-speed diesels shows the priority of using of ejector refrigerating machines because of their advantages. It is not related to their energy efficiency. Improving the energy efficiency of this type of refrigerating machines requires the use of jet thermocompression. This allows to reduce thermotransformation of recyclable heat flows in cases of the mechanical work production and the generation of cold.

Keywords: energy saving, gas turbine engine, jet thermocompression, ejector.

Введение

Топливная экономичность газотурбинных двигателей (ГТД) для автономного электрообеспечения или привода компрессорных агрегатов транспортировки природного газа во многом зависит от использования сбросового тепла продуктов сгорания. Энергопотенциал подобного вторичного энергоресурса в 1,5...2 раза больше чем энергия продукта газотурбинной установки.

Переход к автономному энергообеспечению объектов различного назначения обусловил интенсивное развитие технологий комбинированого производства энергии на основе когенерационных и тригенерационных схемных решений газотурбинной системы.

Целевое направление перехода к многофункциональности газотурбинной установки основано не на возможностях самой установки, а на наличии потребителей продуктов дополнительной генерации. Наиболее разработанным и реализованным способом утилизации продуктов сгорания является установка котла-утилизатора, который либо предназначается для выработки водяного пара как конечного продукта, или для реализации цикла паротурбинной установки, например, установка ПГУ-20 ПАО «Сумское НПО им. М.В. Фрунзе» .

Другим важным направлением утилизации продуктов сгорания ГТД является использование сбросного теплового потока для целей кондиционирования и рефрижерации на базе теплоиспользующих холодильных машин: пароэжекторных, абсорбционных или компрессорных по циклу Чистякова - Плотникова. В качестве примера можно привести реализацию с помощью газового двигателя автономного электро-, тепло- и холодо обеспечения завода ООО «Сандора» - «Pepsico Ukraine» ( пос. Южный, Николаевская обл.). Необходимо также отметить перспективные разработки по внутренней когенерации ГТД и поиску рациональных способов охлаждения циклового воздуха на входе в турбокомпрессор.

Утилизационные решения для ГТУ

Наибольшее количество современных ГТУ работают по открытому циклу (циклу Брайтона) внутреннего сгорания. Схема такого ГТД представлена на рис. 1. Компрессор К сжимает воздух и подает его в камеру сгорания КС, куда также подается топлива под давлением. Вследствие сгорания топлива происходит интенсивное выделение тепла , что приводит до увеличения объема газоподобных продуктов сгорания. Продукты сгорания под давлением подаются на турбину Т, где они расширяются и приводят в движение компрессор, который механически связан с турбиной. Этот остаток и есть полезной работой ГТД и используется для выполнения механической работы.

Рис. 1. Схема ГТД: К - компрессор, КС - камера сгорания, Т - турбина

Открытым цикл называется потому, что рабочее тело с выхода турбины (т. 4) бесповоротно выбрасывается в окружающую среду.

Эксергетическая эффективность простого цикла ГТД:

Ne

Sex

E

где етоп ехим + Емех ,

Для потока газообразного топлива:

етоп Егаз ' qh ' mr е

шт

(1)

(2)

е1г (hir hOC) TOC 9(sir SOC)

(3)

при допущении идеально-газового состояния топливного газа:

P кДж

е1Г ~ С

T

(Т1Г - ТОС ) - ТОС •ln

T

1oc

+ Toc • R • ln — (4)

poc кг

где е1Г - удельная эксергия; аГ - корреляционный коэффициент; QH - низшая теплота сгорания 1 Нм3 по сухой массе; тг - массовый расход топливного газа; hir и Sir - удельная энтальпия и энтропия при термических параметрах топливного газа на входе в камеру сгорания; hOC и SOC - удельные энтальпия и энтропия при принятых параметрах окружающей среды, рос и Тос; cp - изобарная теплоемкость осредненная в интервале температуры потока, Т1Г и окружающей среды, Toc ; R - газовая постоянная среды потока.

Совершенствования энергоэффективности простого цикла ГТД представлена в табл. 1.

Таблица 1

способ процесс энергоресурс оборудование

Регенеративный цикл Регенеративный нагрев воздуха перед КС Продукты сгорания Воздухоподогреватель

STIG Увеличение тпс для турбины путем ввода потока водяного пара Продукты сгорания Э/Э Котел-утилизатор, насос

STIG с конденсацией пара ( Водолей) Увеличение тпс для турбины путем ввода потока водяного пара Продукты сгорания Э/Э Котел-утилизатор, конденсатор, насос

Охлаждение циклового воздуха на всасывании в компрессор Поверхостный или контактный теплообмен воздуха с охлаждающей средой Продукты сгорания Э/Э Теплоиспользующие холодильные машины

Одним из способов повышения коэффициента полезного действия есть генерация пара в КУ, где пар впрыскуют в проточную часть турбины базового двигателя, при этом турбина ГТУ объединяет функции газовой и паровой турбины (рис. 2). В зарубежной практике эта технология известна как STIG (Steam - Injected Gas Turbine).

Рис. 2. Впрыск пара в проточную часть турбины

Вода с резервуара подается в деаэратор и с помощью насоса подается в КУ, где генерируется пар. Пар под давлением подается в КС . основная часть пара подается после горения - энергетический пар, а часть смешивается с воздухом для горения - экологический пар и служит для снижения вредных выбросов (N0^ в процессе сжигания топлива.

Одним из существенных недостатков циклу STIG есть то, что питательная вода, пройдя цикл, выбрасывается в виде пара вместе с продуктами сгорания в атмосферу, что требует ее безостановочной подачи и полного очищения. Это приводит к тому, что ГТУ с циклом STIG целесообразно устанавливать только в местах с наявностью большого количества пресной воды.

Цикл «Водолей» (рис. 3) базируется по принципу STIG, но дополнительно устанавливается контактный конденсатор (КТ), который охлаждает парогазовую смесь на выходе КУ (180 °С) до температуры конденсации пара (примерно 45°С) за счет орошения потока парогазовой смеси большим количеством воды. Вода подается с резервуара и вместе с конденсатом сливается назад в резервуар.

Рис. 3. Схема циклу «Водолей». К - компрессор, Т - турбина, КС - камера сгорания, Г - генератор, КУ - котел-утилизатор, Н - насос, С - сепарато, ДА - деаератор,

КТ - контактный теплобменник

В большинстве случаев температура продуктов сгорания, что покидают турбину больше, чем температура воздуха после сжатия в компрессоре. В этом случае воздух после компрессора можно дополнительно подогреть за счет тепла продуктов сгорания, что выбрасываются з турбины такой цикл получил название «регенеративный».

Рис. 4. Регенеративный цикл ГТУ

Вследствии подогрева воздуха перед камерой сгорания уменьшается количество топлива, которая необходима для достижения требуемой температуря начала цикла Т3, что приводит к повышению эффективности цикла.

Мультигенерация на вторичных энергоресурсах газотурбинного двигателя

Более существенные результаты по повышению энергоэффективности можно достичь путем использования вторичного энергоресурса потока продуктов сгорания на выходе из

ГТД. В этом случае ГТД с одним потоком продукта (мех. работа или э/э) трансформируется в когенерационную или тригенерационную систему.

Теоретически - располагаемый энергопотенциал потока продуктов сгорания можно рассматривать как потока идеального газа [1]

ЭТЕОР = -К- • ^^ • (ТПС - Тос ), кВт (5)

КПС 1 Т ПС

а эксергетическая составляющая:

Ешеор = m ПС \ Ср

T

(Т - Т ) - Т • ln

У* ПС ± ОС / ± ОС 111

T

1oc

P

+ TOC • R • ln- } , кВт (6)

P

ПС oc

Последнее выражение характеризует теоретически-возможный поток работы, который можно получить при идеальности процессов преобразования теплоты в работу, от уровня параметров сброса после турбины в простом цикле ГТД, а именно Тпс, Рпс, тпс.

В реальных системах охлаждения потока продуктов сгорания ограничивается более высокой температурой, чем Тос. Это ограничение связано с необходимостью исключения конденсации водяного пара, содержащегося в продуктах сгорания в дымовой трубе и соответствующего образования коррозионных сред на базе оксидов серы и азота. Температура выхода продуктов сгорания из любых утилизационных систем должна быть выше чем температура точки росы для водяного пара при соответствующем уровне парциального давления.

Обычно принимают (Тпс)вых=Ттр+10_15°С. В свою очередь для нахождения температуры точки росы необходимо определить влагосодержание продуктов сгорания:

, gh2о кг вл

dПС =--2- , --(7)

1 - gH о кг.сух.газа

mh2O • rh2O

где gH o = 2-— - массовая доля водяного пара в составе продуктов сгорания;

2 S (mj • r)

MH o , Mj - мольные массы водяного пара и j -ого компонента сухого вещества; rH o , rJ - мольные (объемные) доли водяного пара и j-ого компонента сухого вещества.

По величине duc и давление смеси определяется парциальное давление водяного пара при температуре смеси, равной температуре точки росы:

Р • d

Ps (tT.P ) = МРПС йПС (8)

1V1 Н2О - d

YMJ йПС

Определение Ц выполняется по соответствующим таблицам или графическим зависимостям.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

По данным [2] для когенерационной газотурбинной установки, работающей по регенеративному циклу с п=10, реализуемый эксергетический потенциал продуктов сгорания составляет 63 % от мощности нетто для котла-утилизатора и 57 % для воздухоподогревателя, т. е. в целом Ереал=1,2 Ne.

Основные варианты комбинирования на основе утилизации продуктов сгорания представлены в нижеследующей табл. 2.

Приоритетное направление теплоутилизации продуктов сгорания ГТУ - сопутствующая генерация электроэнергии (установка ПГУ - 20 ОАО «Фрунзе»). Реализуется паротурбинный цикл Ренкина. К базовой электрической мощности ГТУ в 16 МВт добавляется 4...6 МВт дополнительно. Основной недостаток - большой расход охлаждающей воды на конденсатор: на 1 МВт мощности турбины необходим расход воды через конденсатор и градирню в количестве 540 м3/час с потребляемой электрической мощности на привод насоса и вентилятора градирни порядка 100 кВт.

Таблица 2

Дополнительные продукты системы Рабочая среда Оборудования

ГТД + котел-утилизатор Пар, горячий теплоноситель Вода, технические газы и жидкость КУ, насос

ГТД + паротурбинная установка э/э Вода, пентан ПТУ, градирня, насосы

ГТД + теплоиспользующая хол. машина холод Синтезированные хладагенты, углеводороды ПЭХМ, АБХМ, градирня, насосы

ГТД + воздушная турбинная установка э/э Воздух Компрессор, теплообменник, детандер

ГТД + ПТУ +ПЭХМ э/э, холод Вода, хладагенты ПТУ, ПЭХМ, градирня, насосы

ГТД + ПТУ + ПКХМ э/э, холод Вода, хладагенты ПТУ, ПКХМ, градирня, насосы

Целевое назначение теплоутилизации показано в табл. 3:

Таблица 3

Непосредственно для ГТУ Для внешних потребителей

- генерация водяного пара для БТЮ -процесса; - дополнительная генерация электроэнергии; - теплоснабжение (пар, горячая вода);

- генерация холода для охлаждения циклового воздуха на входе в компрессор; - хладоснабжение (кондиционирование, холодильные технологии, охлаждение перекачиваемого природного газа.

- подогрев топливного газа.

Возможности применения струйной термокомпрессии для утилизационных решений

в ГТУ

Принцип струйной термокомпрессии, как термомеханический способ повышения термических параметров паровых и газовых потоков, впервые изложен в работе [3] и получил дальнейшее развитие в целом ряде работ научного коллектива кафедры технической теплофизики Сумского государственного университета [4, 5, 6, 7].

Данный принцип предполагает реализацию рекомпрессии паровых потоков в струйном аппарате. В качестве активной среды используются вскипающая при истечении недогретая до насыщения жидкость (релаксационный фазовый переход). В выходном срезе сопла формируется сверх звуковая рабочая струя мелкодисперсной парокапельной структуры с высоким объемным паросодержанием. Сжатый в струйном компрессоре паровой поток (активный и пассивный) в сепараторе отделяется от насыщенной жидкости (степень сухости Х = 0,08.. .0, 12), которая в циркуляционном контуре за счет работы насоса и теплообменника подогревателя повышает термические параметры до требуемых на входе в рабочее сопло. Перечисленной оборудование формирует так называемый струйный термокомпрессорный модуль, СТК - модуль (рис. 5).

Рис.5. Схема СТК - модуля: ЖПСК - жидкостно-паровой струйный компрессор; С -сепаратор; Нц - насос циркуляционный; П - подогреватель; I - пар (газ) низкого давления, II - пар (газ) повышенных термических параметров, III - возвратный (или компенсационный) поток жидкой фазы рабочей среды

На рис. 6 и рис. 7 представлены принципиальная схема и изображение цикла в р,Ь -диаграмме для комбинации СТК - модуля с турбиной и электрогенератором.

Эффективная мощность турбины N1 вырабатывается за счет расширения рекомприссированого пассивного потока в ЖПСК. Активный поток для ЖПСК получает энергию от внешних источников в виде теплового потока Он в теплообменнике и потока N в циркуляционном насосе. Для обеспечения стационарности массового расхода жидкой фазы в циркуляционном контуре часть пара должна быть сконденсирована с передачей теплового потока Оя охлаждающей среде.

Для конденсации перепроизведенного пара и перепуска его в циркуляционный контур применяется либо встроенный в сепаратор теплообменный блок, либо отдельный конденсатор перед турбиной. Количество перепроизведенного пара составляет от 5 до 10% от общего расхода после сепаратора. Перед турбиной также может быть предусмотрен пароперегриватель с потреблением утилизационного теплового потока. Комплекс из СТК -модуля и турбины будем называть тепломеханическим двигателем (ТМД).

Рис. 6. Схема применения СТК - модуля для электрогенерации: Т - турбина, Г - генератор, ЖПСК - жидкостно-паровой струйный компрессор; С - сепаратор; Нц - насос циркуляционный; П - подогреватель

Р7

Рл

р?

5 1а

4 I/ \ 4, л*«

/1" 2п

Рис. 7. Цикл для получения электрической энергии

Расчетная модель комплекса СТК - модуля + турбина

Энергетический баланс системы в контуре «а»:

N1 = Оп + N - ОХ

В удельных нагрузках:

1т = и ^ - К - " 1)(К4 " К4)] где и — ^^ - коэффициент эжекции,

та

— X4 1 + и - коэффициент перепроизводства пара, и

X4 —

(¿4 "

(К4 " к4)

Итерационный процесс расчета требует выполнение условия для (10) в виде:

(¿4 ~ КА )

и — ■

Коэффициент преобразования системы:

СОР —

(кп - К)

ыТ

Оп

■+-

ЛЧ (ЛыЕХ ' Л ДВ )

- коэффициент теплоиспользования теплогенерирующего устройства. Для утилизированных тепловых потоков можно применять т]ч — 1 . В удельных параметрах:

СОР — и •

I

Ч^ +_

Лп (ЛМЕХ

(9) (10)

(11)

(12)

(13)

н

лдв )

В основе моделирования рабочего процесса в ЖПСК положено следующие уравнения в одномерном приближении: уравнение состояния двухфазной среды, уравнение состояния двухфазной среды, уравнение сохранения массы, уравнение фазового перехода, характеризующее степень завершенности релаксационного фазового перехода, уравнение сохранения полной энтальпии, уравнение производства энтропии, уравнение кинетики фазового перехода.

Применение принципа струйной термокомпрессии, обеспечивающей эффективное востановление отработавшего в турбине пара до необходимых рабочих параметров, свидетельствует о перспективности рассматриваемой утилизационной энергоустановки. В табл. 4 приведены результаты расчета показателей подобной установки.

Таблица 4

Показатели Обозначение Размерность Численное значение

Параметры цикла (рис. 6, 7) с рабочей средой - вода.

Рабочие параметры пара на входе в турбину:

- давление Рб бар 15,5

- температура 14" °С 200

Рабочие параметры пара на выходе из турбины:

-давление Р1П бар 1,01

- температура 1ш °С 100

Параметры воды в циркуляционном контуре :

- давление в сепараторе Р4 бар 16

- давление после насоса Рн бар 35

- температура на входе в ЖПСК 11а °С 204

Коэффициент эжекции и - 0,031

Доля конденсируемого пара ^=^4-1 - 0,147

Коэффициент преобразования (эффективный к.п.д. цикла) СОР - 0,43

Технические показатели

Электрическая мощность системы для потребителя -^сист кВт 1000

Эффективная мощность турбины Ке,т кВт 1460

Насос циркуляционного контура:

- объемный расход Ун м3/мин 9,6

- напор Нн м вод. ст. 190

- мощность привода насоса -р.н кВт 430

Тепловая мощность подогревателя воды Оп кВт 2540

Тепловая мощность конденсатного блока в сепараторе Ох кВт 1440

Основные приемущества комплекса СТК - модуля + турбина

1. ЖПСЭ выполняет роль парогенератора и компрессора.

2. Отсутствует необходимость в конденсации парового потока после турбины, т. е. не выносится теплота конденсации из цикла. Конденсируется только перепроизведенный пар, 20.. .30 % от массового расхода активного потока.

3. Затраты энергии на привод насоса и подогрев жидкости значительно меньше, чем для полного парообразования в генераторе паротурбинного цикла.

4. Коэффициент преобразования больше, чем для аналогичных условий в цикле Ренкина на 70...80 %.

5. Рабочие среды: вода, тяжелые углеводороды (пентан, бутан).

Схемы и приемущества применения СТК - модуля для теплонасосного и холодильного

режима

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Схемно-цикловое решение для применения СТК - модуля для термотрансформации низкопотенциальных потоков (для холодильного или теплонасосного режимов) представлено на рис. 8 и рис. 9:

Рис. 8. Схема термотрансформации: ЖПСК - жидкостно-паровой струйный компрессор;

С - сепаратор; ОЖ - отделитель жидкости; И - испаритель; ДУ - дроссельное устройство

р

Рр

Рс

Ре Рг

5 1а

4 ' / У

/ 6 1

/ 2°

/1

Рис. 9. Цикл термотрансформации

В соответствии со схемой взаимодействие прямого и обратного термодинамического цикла обеспечиваются путем применения СТК - модуля, в циркуляционном контуре которого реализуется прямой цикл (1А - 2 А - 3 - 4 - 41 - 5 - 1А). жидкостно паровой струйный компрессор ЖПСК в модуле выполняет в прямом цикле функци парогенератора и расширительной машины, а для обратного цикла (1П - 2П - 3 - 4 - 4 - 41 - 6 - 1П) -функцию компрессора.

Расчетная модель данного цикла базируется на тех же подходах и уравнениях, что и для цикла с турбиной. В качестве показателя энергоэффективности применяются:

- для холодильного режима

СОРк = и--^^ (14)

ЧП ^ 1Р Лп Лт

- для теплонасосного режима

СОРш = и-ЧсТ- (15)

Чн +

Лн Лт

Для диапазона температур -10...-20°С в испарителе коэффициент преобразования предлагаемого термотрансформатора в режиме генерации холода выше, чем для

существующих холодильных машин за счет того, что удельная работа насоса в СТК -модуле, меньше удельной работы компрессора в цикле парокомпрессорных повышающих термотрансформаторов.

Выводы

• Анализ существующих схем повышения эффективности ГТУ показал, что: регенеративный цикл, как и некоторые другие циклы (ступенчатый подвод тепла в камерах сгорания, ступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением и др.) предполагает конечное решение конструктивного исполнения и практически не реализуются производителями по конверсионным технологиям авиационных ГТД. Для регенеративного цикла эксергетическая эффективность повышается на 10...15 % по сравнению с простым циклом. STIG решения могут рассматриваться как дополнения, реализуемые потребителем ГТД, но безусловно с перерасчетами и согласованием с изготовителем. Подобный подход рассматривается и для варианта с охлаждением циклового воздуха.

• Предложены варианты комбинирования на основе утилизации продуктов сгорания

ГТУ.

• Предложена схема применения СТК - модуля для получения механической работы на компрессорных станциях.

• Предложена схема применения СТК - модуля для получения холода на компрессорных станциях.

Список использованной литературы:

1. Арсеньев В. М. Теплонасосана технолопя енергозбереження: навчальний поабник / В. М. Арсеньев. - Суми: Сумський державний ушверситет, 2011. - 283 с.

2. Тсатсаронис Д. Взаимодействие термодинамики и экономики для минимизации стоимости энергопреобразующей системы. - Одесса: Студия «Негоциант» , 2002. - С. 152.

3. Марченко В. Н., Жиленко Н. А. Струйная термокомпрессорная установка: назначение, принцип действия, термодинамическая модель и результаты расчетных исследований рабочего процесса// Вюник Сумського державного ушверситету. - 2004. - № 13 (72). - С. 45-51.

4. Марченко В. М., Прокопов М. Г., Энергетическая эффективность парового струйного термокомпрессора //Холодильна техшка i технолопя. - 2007. - № 5 (109). - С. 24-30.

5. Марченко В. М., Прокопов М., Одинцов В. Ф., Перспективы применения струйного термокомпрессора в малой теплоэнергетике // Компрессорное и энергетическое машиностроение. - 2008. № 1(11). - С. 24-30

6. Арсеньев В. М., Проценко М. И., Прокопов М. Г., Возможность применения струйно-парового эжектора в составе холодильной машины // Промислова пдравлжа i пневматика. - 2011. - № 2(32). - С. 10-14.

7. Arseniev V., Vanyev S., Protsenko M., Gulyi A. Heat Pump Unit Based on Principle of Stream Thermocompression Using Water-Ammonia Solution // Procedia Engineering, Volume 39, 2012, P. 254-260.

References:

1. Arseniev V. (2011), Heat pump energy efficiency technology: textbook. [Teplonasosna tekhnologiya energozberezhennya.], Sumy: SumGU, 283 p.

2. Tsatsaronis D. (2002), Thermodynamics and economics cooperation for minimization energy-converting system cost. [Vzaimodeystviye termodinamiki I economiki dlya minimizatsii stoimosti energopreobrazuyushchey sistemy] Odessa: Studio "Negotsiant", 152 p.

3. Marchenko V., Zhilenko N. (2004), Jet termocompressor installation: mission, functional concept, thermodynamic model and research work calculation of working process results. [Struynaya termokompressornaya ustanovka: naznacheniye, printsip deystviya, termodinamicheskaya model i rezultaty raschetnih issledovaniy rabochego protsessa.], SumGU news, № 13 (72), 45-51 p.

4. Marchenko V., Prokopov M., (2007), Energy efficiency of vapour jet termocompressor. [Energeticheskaya effektivnost parovogo struynogo termokompressora.], Refrigerating engineering and technology, SumGU news, № 5(109), 24-30 p.

5. Marchenko V., Prokopov M., Odintsov V., (2008) Possibilities of usage jet termocompressor in в small thermal engineering. [Perspektivi primeneniya struynogo termokompressora v maloy energetike.], Compressor and power engineering, №1(11), 24-30 p.

6. Arseniev V., Protsenko M., Prokopov M., (2011), Possibility of usage jet vapour ejector in refrigerating machine. [Vozmozhnost primeneniya struyno-parovogo ezhektora v sostave holodilnoy mashyny.], Commercial hydraulics and pneumatics, №2(32), 10-14 p.

7. Arseniev V., Vanyev S., Protsenko M., Gulyi A. (2012), Heat Pump Unit Based on Principle of Stream Thermocompression Using Water-Ammonia Solution, Procedia Engineering, Volume 39, 254-260 p.

Поступила в редакцию 18.09 2015 г.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.