Выбор оптимального низкокипящего рабочего тела для системы охлаждения конденсаторов паровых турбин по теплофизическим показателям Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_

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*10-1° СО2

Список использованной литературы:

1. Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. Новые системы охлаждения конденсаторов паровых турбин ТЭС. // Инновационная наука. - 2016. - № 3-3 (15). - С. 100-101.

2. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Методика выбора оптимального низкокипящего рабочего тела для использования в низкотемпературных средах. // Инновационная наука. - 2015. - № 11-2 (11). - С. 31-32.

3. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Характерные особенности термодинамического цикла при использовании углекислого газа СО2 и пропана СзН§. // Инновационная наука. - 2015. - № 11-2 (11). - С. 32-34.

4. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Характерные особенности использования углекислого газа СО2 в качестве низкокипящего рабочего тела. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 19-21.

5. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Характерные особенности использования пропана С3Н8 в качестве низкокипящего рабочего тела. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 21-23.

© Гафуров А.М., 2016

УДК 62-176.2

А.М. Гафуров

инженер кафедры «Котельные установки и парогенераторы» Казанский государственный энергетический университет

Г. Казань, Российская Федерация

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО НИЗКОКИПЯЩЕГО РАБОЧЕГО ТЕЛА ДЛЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ПАРОВЫХ ТУРБИН ПО ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИМ

ПОКАЗАТЕЛЯМ

Аннотация

В статье рассматривается методика выбора оптимального низкокипящего рабочего тела для контура циркуляции системы охлаждения конденсаторов паровых турбин по теплофизическим показателям.

Ключевые слова

Система охлаждения, низкокипящее рабочее тело, теплофизические свойства

Проводятся исследования и разработки новых систем охлаждения, в которых промежуточным теплоносителем вместо воды служит низкокипящее рабочее тело (НРТ), испаряющиеся в поверхностном конденсаторе паровой турбины и конденсирующиеся затем в охладительной башне, где теплота конденсации передается наружному воздуху [1].

Проведем сравнение теплофизических свойств выбранных НРТ со свойствами воды Н2О, которая является идеальным хладагентом системы охлаждения конденсаторов паровых турбин с минимально допустимой температурой в 278,15 К (5°С): 1) Плотность жидкой фазы НРТ при температуре 5°С должна быть в пределах от 700 кг/м3 до 1000 кг/м3, чтобы обеспечить меньшие затраты на его сжатие в насосе; 2)

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №4/2016 ISSN 2410-6070_

Плотность газообразной фазы НРТ при температуре 278,15 К (5°С) должна быть в пределах от 20 кг/м3 до 150 кг/м3, чтобы обеспечить максимальный поток массы при уменьшении габаритов установки; 3) Кинематическая вязкость жидкой и газообразной фазы НРТ при температуре 278,15 К (5°С) должна быть в пределах от 0,01 см2/с до 0,001 см2/с, чтобы обеспечить малые потери на трение и большое значение коэффициента теплоотдачи; 4) Теплопроводность жидкой фазы НРТ при температуре 278,15 К (5°С) должна быть в пределах от 0,2 Вт/м-К до 0,6 Вт/м-К, чтобы обеспечить эффективный нагрев и охлаждение в теплообменных аппаратах; 5) Теплопроводность газообразной фазы НРТ при температуре 278,15 К (5°С) должна быть в пределах от 0,02 Вт/м-К до 0,05 Вт/м-К, чтобы обеспечить эффективный нагрев и охлаждение в теплообменных аппаратах; 6) Удельная теплота парообразования (фазового перехода) НРТ при температуре 278,15 К (5°С) должна быть в пределах от 500 кДж/кг до 200 кДж/кг, чтобы обеспечить меньшие затраты теплоты на процесс испарения [2, 3].

Рассмотрим низкокипящие рабочие тела, которые могли бы в наибольшей степени соответствовать указанным теплофизическим показателям на примере сжиженного углекислого газа СО2 и пропана C3H8 в сравнении с традиционным хладагентом Н2О (табл. 1) [4, 5].

Таблица 1

Показатель параметра, размерность СО2 C3H8 Н2О Преимущества

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

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 удельной теплотой парообразования [6-8].

Список использованной литературы:

1. Калимуллина Д.Д., Гафуров А.М. Новые системы охлаждения конденсаторов паровых турбин ТЭС. // Инновационная наука. - 2016. - № 3-3 (15). - С. 100-101.

2. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Методика выбора оптимального низкокипящего рабочего тела для использования в низкотемпературных средах. // Инновационная наука. - 2015. - № 11-2 (11). - С. 31-32.

3. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Характерные особенности термодинамического цикла при использовании углекислого газа СО2 и пропана С3Н8. // Инновационная наука. - 2015. - № 11-2 (11). - С. 32-34.

4. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Характерные особенности использования углекислого газа СО2 в качестве низкокипящего рабочего тела. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 19-21.

5. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Характерные особенности использования пропана С3Н8 в качестве низкокипящего рабочего тела. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 21-23.

6. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Замещение водяного охлаждения конденсаторов паровых турбин контуром циркуляции на СО2. // Инновационная наука. - 2016. - № 1-2 (13). - С. 23-25.

7. Гафуров А.М., Калимуллина Р.М. Сжиженный углекислый газ в качестве рабочего тела в тепловом контуре органического цикла Ренкина. // Инновационная наука. - 2015. - № 12-2 (12). - С. 38-40.

8. Гафуров А.М. Использование сбросной низкопотенциальной теплоты для повышения экономической эффективности ТЭС в зимний период времени. // Энергетика Татарстана. - 2014. - № 3-4 (35-36). - С. 69-76.

© Гафуров А.М., 2016