CC BY
3
урожайность.
Использованные источники:
1. Калашникова Е.А., Нгуен Тхань Хай, Пронина Н.Б. Получение in vitro клеточных и тканевых культур подсолнечника, устойчивых к белой гнили (sclerotinia sclerotiorum) и роль фенольных соединений в адаптации клеток к действию селективного фактора // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2009. № 1. С. 73-81.
2. Лукомец В.М., Пивень В.Т., Тишков Н.М. Интегрированная защита подсолнечника // Защита и карантин растений. 2011. № 2. С. 50-56.
3. Моисейченко В.Ф., Трифонова М.Ф., Заверюха А.Х., Ещенко В.Е. // Основы научных исследований в агрономии. М.: Колос, 1996. -336 с.
4. Якуткин В.И. Вредоносные болезни подсолнечника // Защита растений. 1978. № 5. С. 48-49.
УДК 62-176.2
Гафуров А.М. инженер I категории УНИР ФГБОУВО «КГЭУ» Гафуров Н.М. студент 4 курса
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Гатина Р.З. студент 4 курса
факультет «Энергонасыщенных материалов и изделий»
ФГБОУ ВО «КНИТУ» Россия, г. Казань
КРИТЕРИИ ВЫБОРА НИЗКОКИПЯЩЕГО РАБОЧЕГО ТЕЛА ДЛЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ПАРОВЫХ ТУРБИН
В статье рассматриваются критерии выбора низкокипящего рабочего тела по термодинамическим и теплофизическим свойствам применительно к системе охлаждения конденсаторов паровых турбин в зимний период времени.
Ключевые слова: низкокипящее рабочее тело, тепловой двигатель, система охлаждения.
Gafurov A.M. Gafurov N.M. Gatina R.Z.
CRITERIA OF THE CHOICE OF THE LOW-BOILING WORKING FLUID FOR COOLING SYSTEM OF STEAM TURBINES
In article criteria of the choice of the low-boiling working fluid on thermodynamic and thermal properties in relation to the cooling system of
condensers of steam turbines in a winter time span are considered.
Keywords: low-boiling working fluid, heat engine, cooling system.
При значительных перепадах температур, что особенно характерно в зимний период времени, когда температура окружающей среды намного ниже температуры конденсации отработавшего в турбине пара, появляется возможность сработать такой теплоперепад с помощью низкокипящих рабочих тел (НРТ), работающих в тепловом двигателе по органическому циклу Ренкина [1].
Нужно учитывать, что выбор низкокипящего рабочего тела должно удовлетворять совокупности требований по термодинамическим и физико-химическим показателям, определяющих их пригодность для использования в тепловом контуре органического цикла Ренкина.
Критерии выбора НРТ для осуществления термодинамического цикла в температурном диапазоне от 353,15 К (80°С) до 223,15 К (минус 50°С) применительно к системе охлаждения конденсаторов паровых турбин включает в себя следующий алгоритм [2]:
1) Критическая температура НРТ должна быть в пределах от 303 К до 323,15 К, чтобы обеспечить эффективный отбор теплоты при его нагреве до критических параметров (рис. 1); 2) Критическое давление НРТ должно быть в пределах от 3 МПа до 5 МПа, чтобы обеспечить приемлемые давления контура циркуляции и затраты на его сжатие; 3) Температура тройной точки НРТ должна быть ниже 223,15 К (-50°С), чтобы исключить замерзание во всем диапазоне рабочих температур в зимний период; 4) Давление тройной точки НРТ должно быть не менее 0,1 МПа, чтобы исключить проблемы создания вакуума и обеспечения прочности, и герметичности трубопроводов и арматуры.
Рассмотрим низкокипящие рабочие тела, которые могли бы в наибольшей степени соответствовать указанным термодинамическим показателям на примере сжиженного углекислого газа СО2 и пропана C3H8 (табл. 1) [3].
Таблица 1
Показатель параметра, размерность СО2 C3H8 Преимущества
Критическая температура, К 304,13 369,89 СО2
Критическое давление, МПа 7,3773 4,2512 C3H8
Температура тройной точки, К 216,59 85,525 C3H8
Давление тройной точки, МПа 0,518 1,7*10-10 СО2
Например, неорганическое вещество углекислый газ СО2 ^744) соответствует параметру по критической температуре, но не соответствует параметру по критическому давлению. Углеводород типа пропан С3Н8 (Я290) не соответствует параметру по критической температуре, но соответствует параметру по критическому давлению.
Таким образом сравним теплофизические свойства выбранных НРТ со свойствами воды Н2О, которая является идеальным хладагентом с температурой в 278,15 К (5°С): 1) Плотность жидкой фазы НРТ должна быть в пределах 700-1000 кг/м3, чтобы обеспечить меньшие затраты на его сжатие в насосе; 2) Плотность газообразной фазы НРТ должна быть в пределах 20150 кг/м3, чтобы обеспечить максимальный поток массы при уменьшении габаритов установки; 3) Кинематическая вязкость жидкой и газообразной фазы НРТ должна быть в пределах 0,01-0,001 см2/с, чтобы обеспечить малые потери на трение и большое значение коэффициента теплоотдачи; 4) Теплопроводность жидкой фазы НРТ должна быть в пределах от 0,2-0,6 Вт/м-К, чтобы обеспечить эффективный нагрев и охлаждение в теплообменных аппаратах; 5) Теплопроводность газообразной фазы НРТ должна быть в пределах от 0,02-0,05 Вт/м-К, чтобы обеспечить эффективный нагрев и охлаждение в теплообменных аппаратах; 6) Удельная теплота парообразования (фазового перехода) НРТ должна быть в пределах от 500-200 кДж/кг, чтобы обеспечить меньшие затраты теплоты на процесс испарения; 7) Изобарная теплоемкость жидкой фазы НРТ при критических параметрах должна быть в пределах от 4-50 кДж/кг-К, чтобы обеспечить эффективный отбор теплоты (рис. 1) [4].
43 • 41 ■ s I" и 13 • rl 31 • W
T„I CO, Т.. P. HjO
2 25 ■ I 2. 21 ■ * 14-§ 1 i 5 15 - jj 13 • S " ■ 1. 9 -1 7
i c,H.
= J ■ 3 i i Л \
/ L V •__^ 4 W
2* M 2ЧК 31 К US J5X J 7X 1ЧХ 4IK 4JX 45X 47K 44X 5IX 53X S5X ?7X 5ЧХ MX MX TcHiieraiypapafto-trio имя. К Л5К 67X 6<
Рис. 1. Показатели изобарной теплоемкости рабочего тела при критических параметрах: —•— СО2 (Тк =304,13К, Рк =7,3773 МПа), —■— С3Н8 (Тк=369,9 К, Рк =4,25 МПа), —▲— Н2О (Тк =647,1 К, Рк =22 МПа).
Использование сжиженного СО2 в качестве рабочего тела и охлаждающей жидкости в конденсаторе паровой турбины при температуре от 290,15 К до 304,13 К (от 17°С до 31°С) характеризуется повышенной
изобарной теплоемкостью от 3 до 39 кДж/кг-К, что является соизмеримым показателем для воды Н2О при критических параметрах.
Наиболее близкое к оптимальному НРТ является СО2, который характеризуется высокой плотностью и теплопроводностью газообразной фазы, имеет низкую кинематическую вязкостью жидкой и газообразной фазы, характеризуется низкой теплотой парообразования (табл. 2) [5].
Таблица 2
Показатель параметра, размерность СО2 C3H8 Н2О Преимущ ества
Плотность жидкой фазы, кг/м3 896 522 1000 Н2О
Плотность газообразной (паровой) фазы, кг/м3 114 12 0,0068 СО2
Кинематическая вязкость жидкой фазы, см2/с 0,001 0,0023 0,015 СО2
Кинематическая вязкость газообразной (паровой) фазы, см2/с 0,0013 0,0063 13,36 СО2
Теплопроводность жидкой фазы, Вт/м-К 0,1043 0,1034 0,57 Н2О
Теплопроводность газообразной (паровой) фазы, Вт/м-К 0,0216 0,0163 0,0173 СО2
Удельная теплота парообразования (фазового перехода), кДж/кг 215 368 2489 СО2
Изобарная теплоемкость жидкой фазы при критических параметрах, кДж/кг-К 39,174 8,64 39,039 СО2
Использованные источники:
1. Гафуров А.М. Способ преобразования сбросной низкопотенциальной теплоты ТЭС. // Вестник Казанского государственного энергетического университета. - 2015. - №4 (28). - С. 28-32.
2. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Методика выбора оптимального низкокипящего рабочего тела для использования в низкотемпературных средах. // Инновационная наука. - 2015. - № 11-2. - С. 31-32.
3. Гафуров А.М. Выбор оптимального низкокипящего рабочего тела для системы охлаждения конденсаторов паровых турбин по термодинамическим показателям. // Инновационная наука. - 2016. - № 4-3. - С. 41-43.
4. Гафуров А.М. Выбор оптимального низкокипящего рабочего тела для системы охлаждения конденсаторов паровых турбин по теплофизическим показателям. // Инновационная наука. - 2016. - № 4-3. - С. 43-45.
5. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Характерные особенности использования углекислого газа СО2 в качестве низкокипящего рабочего тела. // Инновационная наука. - 2016. - № 13-2. - С. 19-21.
