CC BY
0УДК 620.9
Кузьменков Е.В.
бакалавр кафедры промышленной теплоэнергетики Смоленский филиал Национальный исследовательский университет «МЭИ» (г. Смоленск, Россия)
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО РАБОЧЕГО АГЕНТА ДЛЯ БИНАРНОЙ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ СТАНЦИИ
Аннотация: в данной статье проведено сравнение рабочих агентов для бинарной геотермальной станции был определен лучший из них.
Ключевые слова: геотермальная энергетика, ГеоЭС, рабочий агент, геотермальная энергия, удельная мощность.
Для сравнения возьмем известные рабочие агенты, которые хорошо показали себя в работе как на геотермальных станциях в России, так и заграницей, а именно: аммиак, изобутан Я142в и двухкомпонентную смесь из 10% изопентана и 90% изобутана. Значения оптимальных параметров рабочих агентов были взяты для исследований из открытых литературных источников и справочных данных [1], они приведены в Таблице 1. На ней можно увидеть оптимальные значения удельной мощности N3, кВт энергоустановки, массового расхода т, кг/с и давления испарения Ри, Мпа выбранных низкокипящих агентов в расчете га 1 кг/с расхода в зависимости от температуры термальной воды Тт, °С.
Из Таблицы 1 следует, что использование аммиака в качестве рабочего агента приведет к увеличению массогабаритных размеров энергоустановки, так как он имеет наименьшие значения удельной мощности, а также его значения давления испарения и массового расхода, в зависимости от температуры термальной воды, в 1,5-2,5 раза больше, чем у других агентов.
2152
Таблица 1. Оптимальные параметры низкокипящих рабочих агентов в расчете на 1 кг/с расхода в зависимости от температуры термальной воды.
Тт, ас Л\/т/П
Илобутап [Ш2в Аммлак 90% изобутаи, 10™ изолентам
300 30.4/0.4/0,9 Е 3,0/0.66/0.93 10,3/0.1 Е 4/2.61 10,7/0,4/0.3
по Е 4,3/0,49/1,0 15,2/0,83/3.025 13,7/0,153/2.61 [ 4,7/0.46/0.92
320 Е 9,6/0.54/Е.2 20,1/0.38/1.26 18.1/0.154/3.31 Е8.Е/0.5Е/1.3 2
330 25.5/0.65/ Ег4 25,9/Е ,13/1.26 22,7/0,193/3,31 23,0/0.57/1.26
140 3 2.2/0.7 2/ Е. 6 32.7/1.2/1,57 23,9/0.2/4.14 30.4/0,62/3,6
350 40.1/0.78/2.0 40,4/1.4/1,705 34,6/0,235/4ГН 38,0/0.68/1,98
360 50,4/0,9/2,4 49гЗ/1.5/2,13 42.0/0.24/5.32 46,8/0.75/2.45
370 65,8/1.07/3.2 59,5/Е.68/2.58 39,4/0,23/5,12 56,1/0.96/2.45
380 76,6/1,25/3,4 71,9/1,98/3,105 53,2/0.3/6,27 66,2/1,15/3,2
Смесь изобутана и изопентана уступает бутану и Я142в в удельной выработке электроэнергии, но при этом сопоставима с ними по давлению испарения и имеет меньший массовый расход. Сравнение изобутана с Я142в показывает, что изобутан по всем значениям лучше, что наглядно продемонстрировано на Рисунках 1-3.
2153
Зависимость удельной мощности энергоустановки от температуры термальной воды
Тт, °С
-Изобутан -К142в -Аммиак -Двухкомпонентная смесь
Рис. 1. Зависимость удельной мощности энергоустановки от температуры термальной воды.
Зависимость массового расхода от температуры термальной воды
2,5
-Изобутан -К142в -Аммиак -Двухкомпонентная смесь
Рис. 2. Зависимость массового расхода агентов от температуры термальной воды.
2154
Зависимость давления испарения от температуры термальной воды
90
110
130
150
170
190
Тт, °С
Изобутан
К142в
Аммиак
Двухкомпонентная смесь
Рис. 3. Зависимость давления испарения агентов от температуры термальной воды.
Кроме того, теплофизические свойства изобутана лучше, чем у R142в (вязкость изобутана в 1,5 раза ниже, а теплопроводность в 1,2 раза выше) [2]. Необходимо отметить, что изобутан совместим с маслами и не вызывает коррозии оборудования энергоустановки. Выбор изобутана, кроме перечисленных выше преимуществ, также может быть обусловлен его относительно невысокой стоимостью и экологической безвредностью.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Перельштейн И. И., Парушин Е. Б. Термодинамические и теплофизические свойства рабочих веществ холодильных машин и тепловых насосов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. 232 с.;
2. Алхасов, А.Б. Геотермальная энергетика: проблемы, ресурсы, технологии. М.: Физматлит, 2008. 376 с
2155
Kuzmenkov E.V.
Moscow Power Engineering Institute (Smolensk, Russia)
SELECTION OF OPTIMAL WORKING FLUID FOR BINARY GEOTHERMAL POWER PLANT
Abstract: this article compares working fluids for a binary geothermal power plant and identifies the best one among them.
Keywords: geothermal energy, geothermal power plant, working fluid, geothermal energy, specific power.
2156
