Научная статья на тему 'Расчет и подбор оптимальной схемы гибридной криогенной энергетической установки, работающей на жидком водороде'

Расчет и подбор оптимальной схемы гибридной криогенной энергетической установки, работающей на жидком водороде Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
159
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГИБРИДНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА / ПОРШНЕВОЙ ДЕТАНДЕР / РОТОРНО-ЛОПАСТНОЙ ДЕТАНДЕР / ТУРБОДЕТАНДЕР / КОЭФФИЦИЕНТ ВОЗВРАТА ЭНЕРГИИ / HYBRID POWER PLANT / PISTON EXPANDER / ROTOR-BLADE EXPANDER / TURBO EXPANDER / ENERGY RETURN COEFFICIENT

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Карнаух В.В., Крылова А.Д., Лопатин А.Л., Мироненкова А.С., Тремкина О.В.

Проведена оценка параметров гибридной криогенной энергетической установки, использующей в качестве топлива жидкий водород, а также выполнен расчет характеристик основного контура гибридной энергетической установки на основе поршневого детандера, роторно-лопастного детандера и турбодетандера. Осуществлен расчет параметров оптимальной схемы вспомогательного контура предлагаемой энергетической установки. Представлены результаты расчета коэффициента возврата энергии и сравнение энергетических параметров проектируемых систем. Наиболее эффективными в применении, с точки зрения безопасности и экономичности, признаны энергетические установки вспомогательного контура, работающие по циклу Ренкина на неоне.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Карнаух В.В., Крылова А.Д., Лопатин А.Л., Мироненкова А.С., Тремкина О.В.

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

CALCULATION AND SELECTION OF THE OPTIMAL SCHEME OF A HYBRID CRYOGENIC POWER PLANT RUNNING ON LIQUID HYDROGEN

In this work, the parameters of a hybrid cryogenic power plant using liquid hydrogen as a fuel are evaluated, and the characteristics of the main circuit of a hybrid power plant based on a piston expander, a rotor-blade expander, and a turbo expander are calculated. The parameters of the optimal scheme of the auxiliary circuit of the proposed power plant are calculated. The article presents the results of calculating the energy return coefficient and comparing the energy parameters of the designed systems. Energy plant of Rankine cycle auxiliary circuit using neon is shown to be the most effective in terms of their safety and cost-efficiency.

Текст научной работы на тему «Расчет и подбор оптимальной схемы гибридной криогенной энергетической установки, работающей на жидком водороде»

УДК 621.48

Расчет и подбор оптимальной схемы гибридной криогенной энергетической установки, работающей на жидком водороде

Канд. техн. наук В. В. КАРНАУХ1 1kamaukh.vita0629@gmail.com Донецкий национальный университет экономики и торговли им. Михаила Туган-Барановского А. Д. КРЫЛОВА2, А. Л. ЛОПАТИН, А. с. МИРОНЕНКОВА3, О. В. ТРЕМКИНА4, канд. техн. наук Д. А. УГЛАНОВ5 2anastaia2011@mail.ru, 3anna.mironenkova.97@mail.ru, 4t.olga.vit@bk.ru, 5dmitry.uglanov@mail.ru Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королева

(Самарский университет)

Проведена оценка параметров гибридной криогенной энергетической установки, использующей в качестве топлива жидкий водород, а также выполнен расчет характеристик основного контура гибридной энергетической установки на основе поршневого детандера, роторно-лопастного детандера и турбодетандера. Осуществлен расчет параметров оптимальной схемы вспомогательного контура предлагаемой энергетической установки. Представлены результаты расчета коэффициента возврата энергии и сравнение энергетических параметров проектируемых систем. Наиболее эффективными в применении, с точки зрения безопасности и экономичности, признаны энергетические установки вспомогательного контура, работающие по циклу Ренкина на неоне. Ключевые слова: гибридная энергетическая установка, поршневой детандер, роторно-лопастной детандер, турбоде-тандер, коэффициент возврата энергии.

Информация о статье:

Поступила в редакцию 16.01.2020, принята к печати 21.03.2020 DOI: 10.17586/1606-4313-2020-19-2-9-18 Язык статьи — русский Для цитирования:

Карнаух В. В., Крылова А. Д., Лопатин А. Л., Мироненкова А. С., Тремкина О. В., Угланов Д. А. Расчет и подбор оптимальной схемы гибридной криогенной энергетической установки, работающей на жидком водороде // Вестник Международной академии холода. 2020. № 2. С. 9-18.

Calculation and selection of the optimal scheme of a hybrid cryogenic power plant running on liquid hydrogen

Ph. D. V. V. KARNAUKH1

1karnaukh.vita0629@gmail.com Donetsk National University of Economics and Trade named after M. Tugan-Baranovsky A. D. KRYLOVA2, A. L. LOPATIN, А. S. MIRONENKOVA3, O. V. TREMKINA4, Ph. D. D. A. UGLANOV5 2anastaia2011@mail.ru, 3anna.mironenkova.97@mail.ru, 4t.olga.vit@bk.ru, 5dmitry.uglanov@mail.ru Samara National Research University (Samara University)

In this work, the parameters of a hybrid cryogenic power plant using liquid hydrogen as a fuel are evaluated, and the characteristics of the main circuit of a hybrid power plant based on a piston expander, a rotor-blade expander, and a turbo expander are calculated. The parameters of the optimal scheme of the auxiliary circuit of the proposed power plant are calculated. The article presents the results of calculating the energy return coefficient and comparing the energy parameters of the designed systems. Energy plant of Rankine cycle auxiliary circuit using neon is shown to be the most effective in terms of their safety and cost-efficiency.

Keywords: hybrid power plant, piston expander, rotor-blade expander, turbo expander, energy return coefficient.

Article info:

Received 16/01/2020, accepted 21/03/2020 DOI: 10.17586/1606-4313-2020-19-2-9-18 Article in Russian For citation:

Karnaukh V. V, Krylova A. D., Lopatin A. L., Mironenkova A. S., Tremkina O. V., Uglanov D. A. Calculation and selection of the optimal scheme of a hybrid cryogenic power plant running on liquid hydrogen. Vestnik Mezhdunarodnoi akademii kholoda. 2020. No 2. p. 9-18.

Введение

В настоящее время существует серьезная проблема загрязнения атмосферы выхлопами транспортных средств. В данной статье предлагается энергетическая установка, которая может обеспечить достаточно высокую энергетическую эффективность силовой установки и позволит решить экологические проблемы города. Использование энергетической установки на альтернативных видах топлива позволит существенно сократить выбросы вредных веществ в окружающую среду.

Для решения этой проблемы применяем гибридную криогенную энергетическую установку, состоящую из двух контуров: основного и вспомогательного. Топливом в основном контуре является водород, во вспомогательном — криогенное топливо, наиболее эффективное для системы. Предлагается реализовать три возможные схемы основного контура энергетической установки, а именно в качестве тепловой машины основного контура возможно использовать:

— поршневой детандер;

— турбодетандер;

— роторно-лопастной детандер.

Определение исходных данных

В разрабатываемой гибридной энергетической установке предлагается использовать водород при криогенных температурах. Открытая схема энергетической установки, использующей низкопотенциальную теплоту криопродукта [1], является наиболее простой и экономичной.

На рис 1. показаны процессы на Т^ диаграмме цикла Ренкина. Цикл Ренкина состоит из нескольких последовательных процессов: 1-2 — адиабатное сжатие в насосе, 2-3 — нагрев до кипения, 3-4 — процесс кипения,

4-5 — перегрев пара, 5-5' — адиабатное расширение,

5-7 — дополнительный перегрев пара.

Достоинством представленной схемы реализации

цикла Ренкина является малый расход рабочего тела и возможность реализации цикла, при высоких степенях повышения давления пк.

В рассматриваемой установке параметры теплоносителя в точке 1: ^=100000 Па; Т1=20 К.

Так как температура окружающей среды в зависимости от времени года и суток в среднем изменяется в пределах от 250 до 300 К, то рассматриваются циклы с учетом пяти вариантов значений температуры в точке 5, при этом АТ= 10о.

Рассмотрим 4 варианта цикла Ренкина со следующими параметрами:

1. Р2 з45=1 МПа — давление в точках 2, 3, 4, 5;

Т3 4=32 К — температура в точках 3, 4.

2. р2,3,4,5= 0,8 МПа — давление в точках 2, 3, 4, 5;

Т3 4=30 К — температура в точках 3, 4.

3- р2345= 0,6 МПа — давление в точках 2, 3, 4, 5;

Т3 4=28 К — температура в точках 3, 4.

4. р2,3,4,5= 0,4 МПа — давление в точках 2, 3, 4, 5;

Т3 4=27 К — температура в точках 3, 4.

Основываясь на расчетах четырех вариантов цикла Ренкина, выбран наиболее подходящий вариант, соответствующий заявленной мощности N=265 кВт, 0Н2=0,136 кг/с.

Расчет параметров основного контура гибридной энергетической установки на основе поршневого детандера

Схема энергетической установки на основе поршневого детандера представлена на рис. 2.

Криогенная жидкость (жидкий водород) из емкости 1, при помощи насоса 2, поступает в теплообменник 3. Далее газообразный поступает в поршневой детандер 7, где за счет теплопритоков через стенки цилиндра и поршня происходит политропный процесс расширения (1 < п < к).

В энергетическую установку вспомогательного контура также входит: теплообменник-испаритель 5, насос 6, турбина 4 и теплообменник криогенного рабочего тела 3. Энергия, полученная в процессе сгорания, передается на электрогенератор 13 и аккумулируется в батарее 12. Энергия с турбины 6 вспомогательного контура и детан-

Рис. 1. Изображение процессов цикла Ренкина на Т-s диаграмме Fig. 1. Rankine cycle processes on Т-s diagram

Рис. 2. Схема криогенной силовой установки с приводом от поршневого детандера: 1 — емкость с криогенной заправкой; 2 — криогенный насос; 3 — теплообменник криогенного рабочего тела; 4 — насос; 5 — испаритель хладагента; 6 — турбина; 7 — поршневой детандер; 8 — трубчато-ленточный теплообменник; 9 — двигатель; 10, 13 — электрогенератор; 11 — ресивер; 12 — аккумуляторная батарея Fig. 2. Cryogenic power plant powered by piston expander: 1 — cryogenic tank; 2 — cryogenic pump; 3 — heat exchanger of refrigerant; 4 — pump; 5 — refrigerant evaporator; 6 -turbine; 7—piston expander; 8 — ribbon-tubular heat exchanger; 9 — engine; 10, 13 — electro generator; 11 — receiver; 12 — accumulator

дера 7 основного контура передается на электрогенератор 10 и идет на привод.

Исходные данные для расчета следующие:

0ЬН2=0,136 кг/с; рвх=0,6 МПа; Твх=250 К.

Поршневой детандер представляет собой цилиндр с диаметром d=220 мм, давление выходящего газа — 0,1 МПа и температура 248 К.

Проведены расчеты и определены геометрические характеристики детандера в соответствии с методикой [10].

Алгоритм расчета представлен на рис. 3.

Расчет параметров основного контура гибридной энергетической установки на основе турбодетандера

Схема энергетической установки на основе турбо-детандера представлена на рис. 4. Принцип работы энергетической установки аналогичен принципу работы энергоустановки на основе поршневого детандера.

Алгоритм расчета представлен на рис. 5.

Расчет параметров основного контура гибридной энергетической установки на основе роторно-лопастного детандера

Схема энергетической установки на основе ротор-но-лопастного детандера представлена на рис. 6.

Основой для расчета рабочих параметров и характеристик является методика расчета роторно-лопастного детандера [13].

Алгоритм расчета представлен на рис 7.

Выбор оптимальных параметров вспомогательной энергетической установки

В качестве энергетической установки вспомогательного контура предлагается использовать тепловую машину, работающую по циклу Ренкина или по циклу Брайтона.

Энергетическая установка вспомогательного контура (рис 8) может работать на различных криопродуктах: водород, неон, параводород, фтор, гелий.

На основании известных методик расчета [11], [12] и справочных данных была проведена оценка перспективности такого решения для разных рабочих веществ, подходящих для работы при температурах в теплообменнике-испарителе 20-50 К в жидком агрегатном состоянии. Предполагается довести температуру рабочего тела в цикле Брайтона до температуры окружающей среды (Т3=290 К).

Оценка количества получаемой дополнительной электрической энергии приведена в табл. 1.

Общая мощность, необходимая для реализации движения транспортного средства в городских условиях составляет 265 кВт (табл. 2, см. стр. 15), поэтому для получения общей мощности необходимо разделить получаемую мощность между энергетической установкой вспомогательного и основного контуров. Для этого не-

Оценка количества получаемой дополнительной электрической энергии

The amount of additional electrical power

Таблица 1

Table 1

Цикл Ренкина Цикл Брайтона

кДж/кг кДж/кг L кДж/кг G, кг/с N, кВт nt, % 9ъ кДж/кг кДж/кг L кДж/кг G, кг/с N, кВт nt, %

Фтор 348,8 187,0 169,2 0,437 73,9 0,475 132,6 95,6 37,0 0,377 13,95 0,279

Неон 150,3 85,8 71,2 0,952 68,1 0,454 240,8 159,3 83,0 0,226 18,75 0,345

Водород 488,5 406,5 113,6 0,201 22,8 0,218 3109,5 2119,2 1042,0 0,017 17,70 0,335

Параводород 485,3 403,4 113,7 0,203 23,0 0,220 3613,2 2471,0 1053,8 0,015 15,35 0,292

Гелий - - - - - - 1275,4 949,2 450,5 0,038 17,09 0,353

К.=0

nd4 „л =--0,05

„ц(<р) = „ + „* +

nd2l^)

1(ф) = [(1-С08ф) + (1-С08(2ф))] 4R • 2

Q(q>) = K •Рп(ф) • (Г01ф -Гг)

Pr 0,25

Nu = 0,15 • Re0,32 • Pr°,33 • (Gr2 • Pr»)0,1 • p21 •£

Nu • Лст

Kx -1 + ^ + -.

ACT

dp У 1

y-1 ^1ц(ф) . dm; , йшг , , Рях----1---"---1 гвх Йф dt j dt eJ

^(ф) =Fp + F„ + FC + [2nd2l^)]

— = «x • р»(Ф) • <rw - T)

Qi = jV d^(q>)

W1 = O1-C2

> /

N = Q^ n

1

N. N = G

\ 1

n = «1

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

Испаритель

О"

Конденсатор

©

\V

Испаритель

nd2

nd2 F» = —+ n

d2\2 id

Fr = 0

Рис. 5. Алгоритм расчета гибридной энергетической установки на основе поршневого детандера Fig. 3. Calculation algorithm for a hybrid energy plant based on piston expander

Рис. 4. Схема криогенной силовой установки с приводом от турбодетандера: 1 — емкость с криогенной заправкой; 2 — криогенный насос; 3 — теплообменник криогенного рабочего тела; 4 — насос; 5 — испаритель хладагента; 6 — турбина; 7 — турбодетандер; 8 — трубчато-ленточный теплообменник; 9 — двигатель; 10, 13 — электрогенератор; 11 — ресивер; 12 — аккумуляторная батарея Fig. 4. Cryogenic power plant powered by turbo expander: 1 — cryogenic tank; 2 — cryogenic pump; 3 — heat exchanger of refrigerant; 4 — pump; 5 — refrigerant evaporator; 6 — turbine;

7 — turbo expander; 8 — ribbon-tubular heat exchanger; 9 — engine; 10, 13 — electro generator; 11 — receiver; 12 — accumulator

©

1

№г -1)

Нт0 = СП 'Гвх ' (1 пт0 тг)

Г = Г _ Лт 'НтО

'выхд 'вх СГ

Сп

Г = Г _ -

'вых т ' вх

свых2 rz Гвых 2- С1"

\

Pz = ры ' вых

«г- Г

р = —

Д^вых = (1 _ Пвых) 'Pz •

^вых ^вых

р =р ' z 'вых + ДРвых

ф

Ро

^z - Pz

Яот = СП -Гвх • (1_Ят2"тг) +

^вых ^вх

1--

ат = (1 - Пт) •

1 + -

4(-):

2 \%0к/

Но = (^р) • (1 + ат)

Я = Пт - СП -Твх • (1-Пт"тг)

^т ^т "Ят ' Лмех

rGD

Испаритель

>--3W

■■ч-V"-

Конденсатор

■^-ч5/4—*

Испаритель

Рис. 5. Алгоритм расчета гибридной энергетической установки на основе турбодетандера Fig. 5. Calculation algorithm for a hybrid energy plant based on turbo expander

Рис. 6. Схема криогенной силовой установки с приводом от роторно-лопастного детандера: 1 — емкость с криогенной заправкой; 2 — криогенный

насос; 3 — теплообменник криогенного рабочего тела; 4 — насос; 5 — испаритель хладагента;

6 — турбина; 7—роторно-лопастной детандер; 8 — трубчато-ленточный

теплообменник; 9 — двигатель, 10, 13 — электрогенератор; 11 — ресивер; 12 — аккумуляторная батарея

Fig. 6. Cryogenic power plant powered by rotary-blade expander: 1 — cryogenic tank; 2 — cryogenic pump; 3 — heat exchanger of refrigerant; 4 — pump; 5 — refrigerant evaporator; 6 — turbine;

7 — rotary-blade expander; 8 — ribbon-tubular heat exchanger; 9 — engine;

10, 13 — electro generator; 11 — receiver; 12 — accumulator

12

\

2

4 , 2 — 1 + Л

N.. = -т •от •й2 • Л • Z •ц^-=

^ 1 -Л

h -2 1 - ™ + 2Л 2й

N = ^L^M^P X Ю^^АН1,5^0,291 х lgPi 2п р

1 -2 , 124(e/fl)1+[e/(2h)S'"^1 + 14 пои Pi

р 2п р

Рис. 7. Алгоритм расчета гибридной энергетической установки на основе роторно-лопастного детандера Fig. 7. Calculation algorithm for a hybrid energy plant based on rotary-blade expander

\t

^тробщ = N + N + ЛЦ + N, + N4

Ng = N +^тробщ

\ I

N

n=N:

V

Прлд = n • n мех 11 г

Криопродукт

s-

Испаритель

Конденсатор

Рис. 8. Схема вспомогательной энергетической установки Fig. 8. An auxiliary power plant

обходимо оптимально подобрать мощность установки основного контура N т и мощность установки вспомогательного контура Ыеуст, расход рабочего тела О и коэффициент полезного действия п,.

сравнение эффективности энергетических параметров гибридных энергетических установок

Для энергетической оценки использования низкотемпературного потенциала криогенного продукта используется показатель, характеризующий долю возвращаемой энергии от той, что была затрачена ранее на ожижение криопродукта — коэффициент возврата энергии, который вычисляется в соответствии с методикой, представленной в работах [8, 9] (табл. 3). Коэффициент возврата энергии:

Таблица 2

Подбор оптимальных параметров для реализации цикла вспомогательной энергетической установки

Table 2

Selection of optimum parameters for the cycle of an auxiliary power plant

Таблица 3

Сравнение коэффициента возврата энергии

Ny0I= 180 кВт; N = 85 кВт (ожидаемая)

Цикл Ренкина Цикл Брайтона

G, кг/с N, кВт n % G, кг/с N, кВт nt, %

Фтор 0,420 71,067 47% 0,255 9,452 28%

Неон 0,935 66,830 45% 0,153 12,711 34%

Водород 0,170 19,313 22% 0,012 11,998 34%

Параводород 0,185 21,029 22% 0,010 10,406 29%

Гелий — — — 0,026 11,581 35%

NyCT= 195 кВт; N =70 кВт (ожидаемая)

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

Цикл Ренкина Цикл Брайтона

G, кг/с N, кВт n % G, кг/с N, кВт nt, %

Фтор 0,400 67,683 47% 0,278 10,304 28%

Неон 0,900 64,328 45% 0,167 13,857 34%

Водород 0,100 11,361 22% 0,013 13,078 34%

Параводород 0,150 17,050 22% 0,011 11,344 29%

Гелий — — — 0,028 12,625 35%

NyCT= 190 кВт; N„,,„=75 кВт (ожидаемая)

Цикл Ренкина Цикл Брайтона

G, кг/с N, кВт nt, % G, кг/с N, кВт nt, %

Фтор 0,413 69,882 47% 0,270 9,994 28%

Неон 0,912 65,186 45% 0,162 13,441 34%

Водород 0,150 17,041 22% 0,012 12,686 34%

Параводород 0,173 19,665 22% 0,010 11,003 29%

Гелий — — — 0,027 12,245 35%

NyCT=200 кВт; N^„=65 кВт (ожидаемая)

Цикл Ренкина Цикл Брайтона

G, кг/с N, кВт nt, % G, кг/с N, кВт nt, %

Фтор 0,386 65,314 47% 0,285 10,536 28%

Неон 0,671 63,256 45% 0,171 14,170 34%

Водород 0,070 7,953 22% 0,013 13,374 34%

Параводород 0,100 11,367 22% 0,01 11,600 29%

Гелий — — — 0,029 12,906 35%

W

—^--100%

^ожид H2 ' GH2

W

._осн_

W G

" ож.реал H2 H2

-■100%

W

^ожид Ne Ч GNe

W

,_ осн_

' W G

ож.реал Ne Ne

■ 100%

■100%

Qi • Пт

nz = n • n мех пген плоп

Table 3

Energy return coefficients

Параметр Поршневой детандер Роторно-лопастной детандер Турбо-детандер Параметр Вспомогательный контур

еБ H2 ид 12,5% 12,7% 12,4% % Ne ид 4,9%

% H2 реал 8,6% 8,7% 8,55% ^B Ne реал 0,5%

Таблица 4

сравнение энергетических параметров криогенных силовых установок

Table 4

Energy parameters of cryogenic power plants

Название кВт кВт NE, кВт n Пе

Установка

с приводом от поршневого детандера 203 63,2 266,2 0,375 0,39

Установка с приводом от турбодетандера 206,2 63,2 269,4 0,44 0,61

Установка

с приводом от роторно-лопатного 202 63,2 265,2 0,36 0,58

детандера

(1) (2)

(3)

(4)

В табл. 4 представлены основные сравнительные параме тры криогенных установок с при водом от поршневого детандера, роторно-лопастного детандера и тур-бодетандера, где Лу.ок, Лу.вк и ЛЕ — мощность установки основного и вспомогательного контуров и суммарная мощность, соответственно.

(5)

Q2

Из данных табл. 3 и 4 видно, что с точки зрения вычисления эффективности энергетических параметров энергетических установок, наиболеер эффективной явля-

ется энергетическая установка с приводом от турбоде-тандера с КПД 44%, однако у турбодетандера присутствует сложность в конструкции, возникают вибрации и большие массогабаритные характеристики. Установка с приводом от роторно-лопастного детандера имеет КПД 36%, существует проблема обеспечения герметичности и большие потери рабочего тела в межлопаточном пространстве. Эффективность установки с приводом от поршневого детандера составляет 37,5%, преимуществом поршневого детандера является относительно низкая стоимость и отработанная технология его изготовления.

Выводы

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

Анализ расчетов показал эффективность применения энергетических установок вспомогательного контура, работающих по циклу Ренкина на неоне или фторе. Из результатов расчетов видно, что более эффективно использовать установки, работающие по циклу Ренкина на неоне 0Не=0,671 кг/с, ЛГ.уст=200 кВт и п=45%.

К тому же, с точки зрения обеспечения безопасности и экономичности, наиболее подходящим рабочим телом для энергетической установки вспомогательного контура признан неон. При его использовании расход составляет G=0,67 кг/с, мощность вспомогательной установки Жв.уст=63,256 кВт, коэффициент полезного действия г|=45%.

Сравнительный анализ энергетических установок показал, что наиболее оптимальной является установка

с приводом от турбодетандера N=106,2 кВт, п=44%. Общая мощность силовой установки N=169,4 кВт и ев=5,5.

Применение гибридной энергетической установки, состоящей из энергетической установки основного контура с приводом от турбодетандера и энергетической установки вспомогательного контура, возможно в системах приведения в движение автобуса, что позволит решить экологические проблемы крупных городов без снижения конкурентоспособности на рынке с точки зрения эффективности.

Условные обозначения, применяемые в статье

ОН1 — расход рабочего тела, кг/с; р — давление, Па; Т — температура, К; d — диаметр цилиндра, м; Ф — угол поворота коленвала, град; ^ц (ф) — объем рабочей зоны цилиндра, м3; Vc — минимальный зазор между поршнем и головкой цилиндра, м3;

Ук — объем камеры расширения не перекрываемый поршнем, м3;

п — число оборотов; I (ф) — перемещение поршня; К — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна; Q (ф) — теплота, передаваемая через стенку цилиндра, кДж;

Кх — коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2К); 5ст — толщина стенки, м;

Хст — коэффициент теплопроводности, Вт/ (мК); ах — коэффициент теплоотдачи, Вт/ (м2К); № — критерий Нуссельта;

N — мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения пластин в пазах ротора от сил инерции, Вт;

Ыл — мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения пластин в пазах ротора от сил инерции, Вт; N — полная мощность, Вт;

Шосн, Швсп — мощность основного и вспомогательного контура, соответственно, Вт;

Нт0 — теплоперепад турбодетандера, кДж/кг; пт — степень расширения турбодетандера; р2 — плотность газа за последней ступенью, кг/м3; АР — перепад давления, Па;

кВт;

Н0 т — располагаемый теплоперепад, кДж/кг; с — скорость, м/с;

Нср. 0 — перепад тепла одной ступени, кДж/кг; Fw (ф) — общая площадь поверхности цилиндра, м1; Fp — площадь поршня, м1;

Fh — внутренняя область головки цилиндра, м1; ,г — толщина поршневого кольца, м; Fc — площадь поверхности зазора, м1; у — показатель адиабаты; т — массовый расход рабочего тела, кг/с; h — энтальпия, кДж/кг; Q1 — подвод теплоты, кДж; N — мощность установки, кВт; Дуд — удельная мощность энергетической установки,

П — термодинамический КПД цикла установки; Пт — коэффициент полезного действия турбодетан-дера;

Ср — изобарная теплоемкость, Дж/кг; пт — степень расширения турбодетандера; Пмех — механический КПД турбодетандера; N — мощность на трение в уплотнениях; Дтр — мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения пластин по цилиндру от разности давлений в соседних ячейках;

N — мощность на трение в подшипниках;

N — индикаторная мощность;

Шож — мощность, затрачиваемая на сжижение газа;

— теоретическая быстрота действия, м3/с; и — окружная скорость пластин, м/с; г — количество ступеней турбодетандера; ат — коэффициент возврата теплоты; Нт — расчет действия расширения одного килограмма используемого вещества в турбодетандере, кДж/кг; N — мощность турбодетандера, кВт; Прлд — КПД роторно-лопастного детандера.

Благодарности

Результаты работы получены с использованием оборудования центра коллективного пользования «Межкафедральный учебно-производственный научный центр САМ-технологий» при финансовой поддержке Минобр-науки России (проект № FSSS-1010-0019).

Литература

1. Sun Z, Wang J, Dai Y, Wang J. Energy analysis and optimization of a hydrogen production process by a solar-liquefied natural gas hybrid driven transcritical CO2 powercycle. // Int J Hydrog Energy. 2012. 37 (24). 18731-8.

2. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. С. 720.

3. Архаров А. М. Криогенные системы. М.: Машиностроение, 1987. С. 320.

4. Терещенко О. В. Расчет основных характеристик криогенного двигателя с нулевым выбросом вредных веществ / О. В. Терещенко, Ю. С. Журавлева, Д. А. Угланов // Лука-чевские чтения: сб. науч. трудов. Самара: Самарский университет, 2017. С. 13-17.

5. Грызунов А. А., Корниенко В. Н., Авилова С. В. О необходимости совершенствования подходов к выбору авторефри-

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

References

1. Sun Z, Wang J, Dai Y, Wang J. Energy analysis and optimization of a hydrogen production process by a solar-liquefied natural gas hybrid driven transcritical CO2 powercycle. Int J Hydrog Energy. 2012: 37 (24): 18731-8.

2. Vargaftik N. B. Handbook of thermophysical properties of gases and liquids. Moscow: Nauka, 1972. P. 720. (in Russian)

3. Arkharov A. M. Cryogenic systems. Moscow: Mechanical engineering, 1987. P. 320. (in Russian)

4. Tereshchenko O. V. Calculation of the main characteristics of a cryogenic engine with zero emission of harmful substances. / O. V. Tereshchenko Yu. S. Zhuravleva, D. A. Uglanov. Lukachevsky readings. Samara. 2017. PP. 1317. (in Russian)

5. Gryzunov A. A., Kornienko V. N., Avilova S. V. On the necessity of improving approaches to the selection of refrigerator vehicles

жераторов для внутригородских перевозок пищевых продуктов // Вестник Международной академии холода. 2019. № 2. С. 13-21.

6. Owen N., Clarke H, Charters D, Trembley J., Garner C., Mohr S., Williams A., Zhao H. Development of a high efficiency liquid-air engine for cooling, heat recovery and power. // Vehicle Thermal Management Systems Conference. May 2015. 2015. P. 229-245.

7. Розанов Л. Н. Вакуумная техника. Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1990. С. 320.

8. UglanovD. A. Efficiency Criteria and Comparative Analysis of Combined Energy Plants Utilizing LNG Cold Energy. / D. A. Uglanov, E. V. Blagin, A. A. Shimanov, A. I. Dovgyallo. // Procedía Engineering. 2016. Vol. 152. PP. 219-225.

9. Угланов Д. А. К вопросу оценки эффективности использования низкопотенциального тепла криопродукта / Д. А. Угланов, Е. В. Благин, А. И. Довгялло. Омск: Издательство ОМГТУ, 2016. С. 104-105.

10. Терещенко О. В. Выбор оптимальной схемы гибридной криогенной энергетической установки. / О. В. Терещенко, Д. А. Угланов // Насосы. Турбины. Системы. 2019. № 32. С. 30-37.

11. Терещенко О. В., Благин Е. В. Исследование возможности утилизации низкопотенциального тепла при помощи установок, работающих по циклу Ренкина.// Лукачевские чтения: сб. науч. трудов. Самара: Самарский университет, 2017. С. 7-12.

12. Терещенко О. В. Исследование возможности утилизации низкопотенциального тепла при помощи установок, работающих по циклу Брайтона [Текст] / О. В. Терещенко, А. В. Заика, Е. В. Благин // Лукачевские чтения: сб. науч. трудов. Самара: Самарский университет, 2017. С. 58-62.

13. UglanovD. Calculation of parameters of the Cryogenic rotor-blade engine for the drive of the refrigeration unit for truck. / D. Uglanov, O. Tereshcchenko, S. Zaika, I. Neverov, R. Panshin // IOP conference series: materials science and engineering. 2019. р. 692.

сведения об авторах

Карнаух Виктория Викторовна

К.т. н., доцент, профессор кафедры Холодильной и торговой техники имени В. В. Осокина Донецкого национального университета экономики и торговли имени Михаила Туган-Барановского, ДНР, 83050, г. Донецк, ул. Щорса, 31, karnaukh.vita0629@gmail.com

Крылова Анастасия Дмитриевна

Магистрант кафедры кафедры Теплотехники и тепловых двигателей Самарского национального исследовательского университета им. академика С. П. Королева, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34, anastaia2011@mail.ru

Лопатин Алексей Леонидович

Магистрант кафедры кафедры Теплотехники и тепловых двигателей Самарского национального исследовательского университета им. академика С. П. Королева, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34

Мироненкова Анна сергеевна

Магистрант кафедры Теплотехники и тепловых двигателей Самарского национального исследовательского университета им. академика С. П. Королева, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34, anna.mironenkova.97@mail.ru

for intracity food transportation. Vestnik Mezhdunarodnoi akademii kholoda. 2019. No 2. p. 13-21. (in Russian)

6. Owen N., Clarke H., Charters D., Trembley J., Garner C., Mohr S., Williams A., Zhao H. Development of a high efficiency liquid-air engine for cooling, heat recovery and power. Vehicle Thermal Management Systems Conference, May 2015. 2015. PP. 229-245.

7. Rozanov L. N. Vacuum technology. Studies. for universities. 2nd ed., Rev. and Dop. Moscow. 1990. P. 320. (in Russian)

8. Uglanov, D. A. Efficiency Criteria and Comparative Analysis of Combined Energy Plants Utilizing LNG Cold Energy. /

D. A. Uglanov, E. V. Blagin, A. A. Shimanov, A. I. Dovgyallo. Proceedings Engineering. 2016. Vol. 152. PP. 219-225.

9. Uglanov D. A. On the issue of evaluating the efficiency of using low-potential heat of cryoproduct. / D. A. Uglanov, E. V. Blagin, A. I. Dovgyallo. Omsk: OMGTU Publishing House, 2016. PP. 104-105. (in Russian)

10. Tereshchenko, O. V. Selection of the optimal scheme of a hybrid cryogenic power plant. / O. V. Tereshchenko, D. A. Uglanov. Pumps. Turbines. Systems. 2019. No. 32. PP. 30-37. (in Russian)

11. Tereshchenko O. V., Blagin E. V. Investigation of the possibility of utilization of low-potential heat by means of installations operating on the Rankin cycle Lukachevsky readings. Samara. 2017. PP. 7-12. (in Russian)

12. Tereshchenko O. V. Investigation of the possibility of utilization of low-potential heat using installations operating on the Brighton cycle. / O. V. Tereshchenko, A. V. Zaika,

E. V. Blagin. Lukachevsky readings. Samara. 2017. PP. 58-62. (in Russian)

13. Uglanov D. Calculation of parameters of the Cryogenic rotorblade engine for the drive of the refrigeration unit for truck. / D. Uglanov, O. Tereshcchenko, S. Zaika, I. Neverov, R. Panshin.

IOP conference series: materials science and engineering. 2019. р. 692.

Information about authors Karnaukh Victoria V.

Ph.D., Associate Professor, Professor of the Department of refrigeration and commercial equipment named after V. V. Osokin, Donetsk national University of Economics and trade named after Mikhail Tugan-Baranovsky, DPR, 83050, Donetsk, Shchorsa str., 31, karnaukh.vita0629@gmail.com

Krylova Anastasia D.

Under-graduate student of the Department of heat engineering and thermal engines of the Samara National Research University, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russia, anastaia2011@mail.ru

Lopatin Aleksey L.

Under-graduate student of the Department of heat engineering and thermal engines of the Samara National Research University, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russia

Mironenkova Anna S.

Under-graduate student of the Department of heat engineering and thermal engines of the Samara National Research University, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russia, anna.mironenkova.97@mail.ru

Тремкина Ольга Витальевна

Аспирант кафедры Теплотехники и тепловых двигателей Самарского национального исследовательского университета им. академика С. П. Королева, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34, t.olga.vit@bk.ru

Угланов Дмитрий Александрович

К.т.н, доцент кафедры Теплотехники и тепловых двигателей Самарского национального исследовательского университета им. академика С. П. Королева, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34, dmitry.uglanov@mail.ru

Tremkina Olga V.

Post-graduate student of the Department of heat engineering and thermal engines of the Samara National Research University, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russia, t.olga.vit@bk.ru

Uglanov Dmitry A.

Ph.D., Associate Professor of the Department of heat engineering and thermal engines of the Samara National Research University, 34, Moskovskoye shosse, Samara, 443086, Russia, dmitry.uglanov@mail.ru

АГРОРУСЬ

Международная агропромышленная выставка-ярмарка

АГРОРУСЬ-2020

Выставка «АГРОРУСЬ» проводится 2 - 5 сентября 2020 г. Ярмарка региональных продуктов «АГРОРУСЬ» 25 августа — 6 сентября 2020 г.

Проект АГРОРУСЬ проводится с 1991 года — ровесник современной России:

• единственный агропромышленный форум, представляющий интересы: крестьянских, фермерских и личных подсобных хозяйств, сельских кооперативов, садоводов и огородников, специалистов пищеперерабатывающих предприятий, потребителей сельскохозяйственной продукции;

• ведущая выставочная площадка по вопросам стимулирования и развития всех малых форм хозяйствования и кооперации в АПК России, направленная на обеспечение продовольственной безопасности и поддержку экспорториентированных российских сельхозтоваропроизводителей.

Выставка «АГРОРУСЬ» - крупнейшая выставочная площадка России для демонстрации возможностей малых форм хозяйствования АПК, обмена опытом и обсуждения перспектив развития отрасли.

На выставке представлены почти все регионы России и порядка 20 стран с лучшими продовольственными товарами и достижениями местного сельского хозяйства.

ВЫСТАВКА. РАЗДЕЛЫ:

^ Сельскохозяйственная техника ^ Оборудование для АПК

^ Растениеводство сельскохозяйственных культур ^ Средства защиты растений. Агрохимия ^ Животноводство. Корма и комбикорма. Ветеринария ^ Продукты питания

^ Напитки (Кухня регионов «От поля до прилавка») ^ Услуги для АПК. Научное обеспечение. Управление

http://agrorus.expoforum.ru/

Организатор выставки-ярмарки:

Министерство сельского хозяйства РФ, при официальной поддержке Правительств Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Контакты:

Тел./факс: +7 (812) 240-40-40, доб.2235 E-mail: e.gabuchiya@expoforum.ru,

Место проведения:

КВЦ «Экспофорум»

Адрес дирекции:

Петербургское шоссе 64, корпус 1, конгресс-центр, ЭКСПОФОРУМ

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.