Научная статья на тему 'Метод прогнозирования транспортных свойств рабочих веществ, используемых в промышленной теплоэнергетике'

Метод прогнозирования транспортных свойств рабочих веществ, используемых в промышленной теплоэнергетике Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
76
40
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА / ПРОМЫШЛЕННОСТЬ / КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ / АЗЕРБАЙДЖАН

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Эльдаров В. С., Вахабов И. И., Бахтияров А. Л.

На основе анализа литературных данных о теплопроводности водных растворов солей при высоких температурах, давлениях и концентрациях получена обобщающая формула, по которой рассчитаны коэффициенты теплопроводности для системы Н2О-NaCl-CaCl2-KCl в области температур (303-573) К и давления (5-50) МПа.

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.

Текст научной работы на тему «Метод прогнозирования транспортных свойств рабочих веществ, используемых в промышленной теплоэнергетике»

2. Построена математическая модель, позволяющая производить оценку эффективности предложенных способов регулирования ¿пп, где в качестве критерия эффективности оценки использован «интегральный» перерасход топлива.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. П а р ш и н, А. А. Тепловые схемы котлоагрегатов / А. А. Паршин. - М.: Энерго-атомиздат, 1987.

2. Н а з а р о в, В. И. Технико-экономический анализ способов регулирования промежуточного перегрева пара в газомазутных котлах / В. И. Назаров, Е. В. Вакулич // Энергетика... (Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ). - 2006. - № 2.

3. К н я з е в а, Л. П. Аппроксимация функций / Л. П. Князева. - Минск: Вышэйш. шк., 2000.

4. А н и к и н, В. С. Дифференциальные приближения функций / В. С. Аникин. - М.: Высш. шк., 1988.

Представлена кафедрой ТЭС Поступила 14.02.2006

УДК 536.2.022:532.77

МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СВОЙСТВ РАБОЧИХ ВЕЩЕСТВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ

Кандидаты техн. наук ЭЛЬДАРОВ В. С., ВАХАБОВ И. И., БАХТИЯРОВ А. Л.

Азербайджанская государственная нефтяная академия

Отсутствие достоверных теплофизических данных технически важных рабочих веществ, в том числе высокоминерализованных вод и многокомпонентных водных растворов в широком интервале параметров состояния, не позволяет проводить рациональную разработку и расчет многих теплоэнергетических процессов для выбора оптимальных рабочих режимов, где обработанные морские и соленые воды используются в качестве рабочего тела, тепло- и хладоносителей. При этом знания о теплофизических свойствах водных растворов солей при высоких параметрах состояния необходимы при проектировании и строительстве электрических станций, работающих на геотермальной воде.

Одной из важнейших задач при изучении водных растворов является исследование их теплопроводности. Имеющиеся в литературе опытные данные по теплопроводности водных и неводных систем достаточны для разработки необходимых для практики уравнений и таблиц, поскольку измерения величин проводились в широкой области параметров состояния.

На основе анализа литературных данных [1-9] о теплопроводности водных растворов солей при высоких температурах, давлениях и концентрациях получена обобщающая формула, которая связывает коэффициент теплопроводности с температурой, давлением, концентрацией и коэффициентами, характерными для каждой системы электролита:

X(m, p,T) = K (p,T )X о

T

A + B— T

C

T

T

V о у

2 Л

(1)

где К(р, Т) - безразмерная величина (при данных значениях р и Т К(р, Т) не зависит от рода электролита, но слабо зависит от температуры и концентрации); X0 - коэффициент теплопроводности раствора при температуре 293,15 К; А, В и С - коэффициенты, индивидуальные для электролита.

Уравнение (1) позволяет прогнозировать зависимости X = f(T) и X = /\(р) коэффициента теплопроводности растворов при различных концентрациях

T

электролита, если известны значения A + B--+ C

T

f t V

T

V10 У

= f (T) и зависи-

мость А,0 от концентрации. Формула (1) значительно облегчает работу экспериментаторов, освобождая их от длительных и трудоемких опытов и сборки установок.

Значения К(р, Т) при данной температуре в зависимости от давления (р = 5 - 50 МПа) значительно меняются - от 0,41 до 7,87 %.

В табл. 1 приведены средние значения К(р, Т) для водного раствора H2O - NaCl - CaCl2 - KCl.

Таблица 1

Значения К(р, Т) для растворов H2O - NaCl - CaCl2 - KCl

Т, К р, МПа

5 10 20 40 50

303 1,00374 1,00746 1,01524 1,03041 1,03792

373 1,00400 1,00812 1,01667 1,03331 1,04168

473 1,00423 1,01119 1,02443 1,05022 1,06262

573 1,00446 1,01426 1,03219 1,06713 1,08356

Значения коэффициентов А, В и С зависят от температуры. Для исследованной системы получены средние значения коэффициентов А, В и С: А = -0,61704; В = 2,50637; С = -0,89431.

В табл. 2 дается сравнение экспериментальных и вычисленных значений теплопроводности, выполненных по (1). Опытные данные о теплопроводности водного раствора H2O - NaCl - CaCl2 - KCl приведены в [7].

Таблица 2

Значения потребности 8Х для растворов H2O - NaCl - CaCl2 - KCl

Т, К H2O + 3 % NaCl + + 1 % CaCl2 + 1 % KCl H2O + 9 % NaCl + + 3 % CaCl2 + 3 % KCl H2O + 12 % NaCl + +4 % CaCl2 + 4 % KCl

^расч ' 10 , Вт/мК 8Х, % ^расч ' 10 , Вт/мК 8X, % ^расч ' 10 , Вт/мК 8X, %

303 611 -0,3 603 0,0 599 0,0

323 636 -0,5 627 -0,5 623 -0,3

353 662 -0,5 654 -0,2 649 -0,3

373 673 -0,3 664 0,0 659 -0,2

393 679 0,0 670 +0,1 665 +0,2

423 677 -0,3 668 0,0 663 0,0

Т, К H2O + 3 % NaCl + + 1 % CaCl2 + 1 % KCl H2O + 9 % NaCl + + 3 % CaCl2 + 3 % KCl H2O + 12 % NaCl + +4 % CaCl2 + 4 % KCl

^расч • 10 , Вт/мК 8X, % ^расч • 10 , Вт/мК 8X, % ^расч • 10 , Вт/мК 8X, %

453 670 -0,1 661 0,0 657 0,0

473 660 0,0 652 +0,3 647 +0,2

498 642 0,0 633 +0,2 629 +0,3

523 616 -0,3 608 0,0 604 0,0

548 584 -0,5 577 -0,2 573 -0,2

573 543 -0,4 536 -0,2 533 0,0

В табл. 3-5 приведены расчетные значения теплопроводности системы H2O - NaCl - CaCl2 - KCl, вычисленные по (1), Арасч • 103, Вт/(мК).

Таблица 3

Значения А,расч • 103 для растворов H2O - NaCl - CaCl2 - KCl

Т, К р, МПа

5 10 15 20 25 30 40 50

1. Раствор H2O + 3 % NaCl + 1 % CaCl2 + 1 % KCl

303 613 615 618 620 622 625 629 634

313 626 629 631 633 636 638 643 647

323 638 640 642 644 646 649 654 659

333 648 650 652 654 656 659 664 669

353 664 667 669 672 674 677 682 687

373 676 679 682 685 689 692 697 702

393 682 685 688 691 694 697 703 709

403 682 684 687 690 693 696 701 707

413 681 683 686 689 692 695 700 706

423 680 682 685 688 691 694 699 705

433 679 681 684 687 690 693 698 704

453 673 675 678 681 684 686 693 697

473 663 667 671 675 679 684 692 700

498 645 649 653 657 661 665 674 681

523 619 625 631 637 642 648 658 668

548 - 587 595 602 608 615 627 639

573 - 546 557 567 575 584 598 612

2. Раствор Н2О + 4,8 % NaCl + 1,6 % CaCl2 + 1,6 % KCl

303 610 612 615 617 619 622 626 630

313 623 626 628 630 633 635 639 644

323 635 638 640 642 645 647 652 656

333 645 648 650 653 655 657 662 667

353 661 664 666 669 671 674 679 683

373 673 675 678 681 684 686 692 697

393 679 681 684 687 690 693 698 704

403 679 681 684 687 690 693 698 704

413 678 680 683 686 689 692 697 703

423 677 679 682 685 688 691 696 701

433 675 677 680 683 686 688 694 699

Продолжение табл. 3

Т, К р, МПа

5 10 15 20 25 30 40 50

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

453 670 672 675 678 681 683 689 694

473 658 662 666 670 674 671 683 689

498 641 645 649 653 657 661 669 677

523 616 620 624 628 632 635 643 651

548 - 588 592 596 600 603 611 618

573 - 547 550 554 557 561 568 574

3. Раствор Н2О + 6 % №01 + 2 % СаС12 + 2 % КС1

303 609 611 614 616 618 621 625 629

313 622 625 627 629 633 635 640 645

323 634 637 639 641 644 646 651 655

333 644 647 649 652 654 656 661 666

353 660 663 665 668 670 673 678 682

373 672 674 677 680 683 685 691 696

393 677 679 682 685 688 691 696 701

403 678 680 683 686 689 692 697 703

413 677 679 682 685 688 691 696 701

423 675 677 680 683 686 688 694 699

433 674 676 679 682 685 687 693 698

453 669 671 674 677 680 682 688 693

473 659 663 667 672 676 680 688 696

498 640 644 648 652 656 660 668 676

523 615 619 623 627 630 634 642 649

548 - 587 591 595 599 602 609 617

573 - 546 549 553 556 560 566 573

4. Раствор Н2О + 9 % №С1 + 3 % СаС12 + 3 % КС1

303 605 607 610 612 614 616 621 625

313 617 619 622 624 626 629 633 638

323 629 632 635 637 640 642 648 653

333 639 642 644 646 649 651 656 661

353 656 659 661 664 666 669 673 678

373 667 669 672 675 678 680 686 691

393 673 675 678 681 684 686 692 697

403 673 675 678 681 684 686 692 697

413 672 674 677 680 683 685 691 696

423 671 673 676 679 682 684 690 695

433 670 672 675 678 681 683 689 694

453 664 666 669 672 674 677 683 688

473 655 659 663 668 672 676 684 692

498 636 640 644 648 652 656 664 672

523 610 615 619 623 626 630 638 645

548 - 583 587 591 594 598 605 612

573 - 542 545 543 552 556 562 569

Т, К р, МПа

5 10 15 20 25 30 40 50

5. Раствор Н2О + 12 % NaCl + 4 % CaCl2 + 4 % KCl

303 601 603 606 608 610 612 617 621

313 613 615 618 620 622 625 629 634

323 625 628 630 632 635 637 642 646

333 635 638 640 642 645 647 652 656

353 651 654 656 659 661 663 668 673

373 662 664 667 670 672 675 681 686

393 668 670 673 676 679 681 687 692

403 669 671 674 679 680 682 688 693

413 668 670 673 676 679 681 687 692

423 666 668 671 674 677 679 685 690

433 665 667 670 673 676 678 684 689

453 660 662 665 668 670 673 678 684

473 650 654 658 662 667 671 679 687

498 632 636 640 644 648 652 660 667

523 606 611 615 618 622 626 634 641

548 - 579 583 587 590 594 601 608

573 - 539 542 546 549 552 559 566

В Ы В О Д

Получена обобщающая формула, которая связывает коэффициент теплопроводности с температурой, давлением, концентрацией и коэффициентами, характерными для каждой системы электролита.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. И с с л е д о в а н и е теплопроводности водных растворов системы NaCl-CaCl2 при высоких температурах / К. М.Абдуллаев [и др.] // Изв. вузов. Нефть и газ. - 1995. - № 2. - С. 46-49.

2. А б д у л л а е в, К. М. Теплопроводность водных растворов системы NaCl - CaCl2 / К. М. Абдуллаев, В. С. Эльдаров, А. М. Мустафаев // Теплофизика высоких температур. -1998. - Т. 36, № 3. - С. 397-400.

3. П е п и н о в, Р. И. Теплофизические свойства водных растворов солей основных компонентов природных солей вод в широком интервале параметров состояния: автореф. дис. ... докт. техн. наук / Р. И. Пепинов. - Баку, 1994. - 68 с.

4. A b s o l u t e measurements of measurements of the thermal conductivity of aqueous NaCl solution at pressures up to 40 MPa / T. Nagasaka [et al.] // Ber. Bursenges. Phys.Chem. - 1983. -V. 87. - P. 859-866.

5. Т е п л о п р о в о д н о с т ь трехкомпонентных водных растворов NaCl и CaCl2 в широкой области параметров состояния / К. М. Абдуллаев [и др.] // Теплоэнергетика. -1997. - № 5. - С. 61-64.

6. М а г о м е д о в, У. Б. Теплопроводность водных растворов солей при высоких параметрах состояния / У. Б. Магомедов // ТВТ. - 1993. - Т. 31, № 5. - С. 744-747.

7. Э л ь д а р о в, В. С. Теплопроводность водных растворов систем KCl-NaCl-CaCl2 при высоких температурах и давлениях / В. С. Эльдаров // ТВТ. - 2003. - Т. 41, № 3. -С. 381-385.

8. E l d a r o v, V. S. Investication of thermal conductivity of working substances of heat Engineering setups, devices and desalting facilities / V. S. Eldarov, I. I. Vakhabov, S. T. Shikhaliye-va // 2nd International Conference on Technical and Physical problem in power Engineering. 6-8 September 2004.

9. A k h m e d o v a-A z i z o v a, L. A. Heat conductivity of aqueous system as a main transport of working Fluids of the Thermal power Industry. - TPE - 06 / L. A. Akhmedova-Azizova, V. S. Eldarov // 3rd International Conference on Technical and Physical Problems in Power Engineering. May 29-31, 2006. - Ankara, Turkey.

Представлена кафедрой

теплоэнергетики Поступила 28.12.2006

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.