CC BY
43
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА»
№1/2016
ISSN 2410-6070
УДК 62-176.2
А.М. Гафуров
инженер кафедры «Котельные установки и парогенераторы» Казанский государственный энергетический университет
Н.М. Гафуров
студент 3 курса факультета энергонасыщенных материалов и изделий (ФЭМИ) Казанский национальный исследовательский технологический университет
Г. Казань, Российская Федерация
ЗАМЕЩЕНИЕ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ПАРОВЫХ ТУРБИН
КОНТУРОМ ЦИРКУЛЯЦИИ НА СО2
Аннотация
В статье рассматривается процесс охлаждения конденсаторов паровых турбин с помощью сжиженного углекислого газа СО2, охлаждаемого воздушными ресурсами окружающей среды в зимний период времени.
Ключевые слова
Конденсатор паровой турбины, воздушное охлаждение, сжиженный газ СО2
В качестве охлаждающей жидкости для конденсаторов паровых турбин предлагается использовать низкокипящее рабочее тело - сжиженный углекислый газ СО2, циркулирующий в замкнутом контуре. При этом замкнутый контур циркуляции с низкокипящим рабочим газом СО2 выполнен в виде контура теплового двигателя, работающего по органическому циклу Ренкина.
Замкнутый контур циркуляции теплового двигателя содержит последовательно соединенные конденсатный насос, конденсатор паровой турбины, турбодетандер и теплообменник-конденсатор аппарата воздушного охлаждения. Причем охлаждение низкокипящего рабочего газа СО2 осуществляют наружным воздухом окружающей среды в зимний период [1, 2].
Весь процесс начинается со сжатия в конденсатном насосе теплового двигателя (процесс I-II, рис. 1, 2) сжиженного углекислого газа СО2, который направляют на нагрев и испарение в конденсатор паровой турбины, куда поступает отработавший в турбине пар. При этом отработавший пар (при давлении от 3 кПа до 7,5 кПа) конденсируется на поверхности конденсаторных трубок, внутри которых протекает сжиженный углекислый газ СО2. Конденсация пара сопровождается выделением скрытой теплоты парообразования, которая отводится на нагрев (процесс II-III) сжиженного углекислого газа СО2 до температуры насыщения. Температура кипения сжиженного углекислого газа СО2 сравнительна низка при температуре от 292,26 К до 303,19 К и давлении от 5,61 МПа до 7,22 МПа, поэтому в конденсаторе паровой турбины он быстро испаряется и переходит в газообразное состояние (процесс III-IV), после чего, имея температуру перегретого газа (процесс IV-V), его направляют на расширение в турбодетандер теплового двигателя.
В турбодетандере теплового двигателя не происходит конденсации газообразного углекислого газа СО2 в ходе срабатывания теплоперепада (процесс V-VI). Мощность турбодетандера теплового двигателя передается соединенному на одном валу электрогенератору. На выходе из турбодетандера теплового двигателя газообразный углекислый газ СО2, имеющий температуру влажного газа от 286 К до 277,46 К, направляют на сжижение в теплообменник-конденсатор аппарата воздушного охлаждения теплового двигателя.
Далее, при снижении температуры газообразного углекислого газа СО2, происходит его сжижение в теплообменнике-конденсаторе аппарата воздушного охлаждения (процесс VI-I), охлаждаемого наружным воздухом окружающей среды в температурном диапазоне от 273,15 К до 223,15 К.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №1/2016 ISSN 2410-6070
После теплообменника-конденсатора аппарата воздушного охлаждения теплового двигателя в сжиженном состоянии углекислый газ СО2 направляют для сжатия в конденсатный насос теплового двигателя. Далее органический цикл Ренкина на основе низкокипящего рабочего тела повторяется.
Энтропия, кДж/(кг-К)
Рисунок 1 - Т^ диаграмма контура циркуляции на СО2 при давлении пара 3 кПа.
Энтропия, кДж/(кгК)
Рисунок 2 - T-s диаграмма контура циркуляции на СО2 при давлении пара 7,5 кПа.
Список использованной литературы:
1. Гафуров А.М., Гафуров Н.М. Перспективы утилизации тепловых отходов на тепловых электрических станциях в зимний период. // Инновационная наука. - 2015. - № 10-1 (10). - С. 53-55.
2. 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.
© Гафуров А.М., Гафуров Н.М., 2016
