Зависимость термодинамической эффективности теплонасосных установок от выбора рабочих хладагентов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ РЕГИОН.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2014. № 3

УДК 621.438 (557):04.18

ЗАВИСИМОСТЬ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОНАСОСНЫХ УСТАНОВОК ОТ ВЫБОРА РАБОЧИХ ХЛАДАГЕНТОВ

© 2014 г. О.К. Мазурова, Т.О. Чебанова

Мазурова Ольга Константиновна - канд. техн. наук, до- Mazurova Olga Konstantinovna - Candidate of Technical Scien-цент, Ростовский государственный строительный университет. ces, assistant professor, Rostov State University of Civil Engineering. Чебанова Татьяна Олеговна - аспирант, ассистент, Ростов- Chebanova Tatiana Olegovna - post-graduate student, assis-ский государственный строительный университет. E-mail: tant. Rostov State University of Civil Engineering. E-mail: [email protected] [email protected]

Рассмотрена возможность использования теплового насоса с различными хладагентами для предварительного подогрева природного газа при редуцировании на газорегуляторных пунктах и газораспределительных станциях с помощью детандер-генераторных агрегатов.

Ключевые слова: редуцирование; тепловой насос; хладагент; детандер-генераторный агрегат.

The possibility of application a heat pump with different refrigerants to preheat natural gas at pressure reduction on the gas regulating centers and gas distribution stations with expander-generator units.

Keywords: reduction; heat pump; refrigerant; expander-generator unit.

Одним из эффективных способов энергосбережения является использование перепада давления, дросселируемого на газораспределительных станциях (ГРС) и газорегуляторных пунктах (ГРП) газа для выработки электроэнергии с помощью детандер-генераторных агрегатов (ДГА). Включение ДГА в систему топливного газа газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на компрессорных станциях (КС) позволяет выработать электроэнергию, обеспечивающую значительную часть собственных нужд КС. Использование этой электроэнергии для электроснабжения ГПА обеспечивает возможность работы в случае полного отключения внешнего электроснабжения.

Выбор источника подогрева газа является одним из основных вопросов при принятии решения о возможности использования ДГА. Подогрев газа перед детандером возможно производить различными технологическими способами, в том числе и с помощью теплового насоса. В этом случае часть полученной в генераторе детандера электрической энергии используется для приведения в действие компрессора тепло-насосной установки, а избыток электроэнергии может быть направлен для электроснабжения внутренних и внешних потребителей.

Эффективность подогрева газа можно повысить при правильном выборе хладагентов, сопоставляя их термодинамические свойства.

Так, например, сравнение коэффициентов преобразования для ряда хладагентов (К 22, R 124, R 134а, R 717, К 407С) на рис. 1 и 2 в диапазоне температур нижних источников от 4 до 30 °С показывает, что величина д находится в пределах от 2,1 до 5,3, а при наличии переохладителя - от 3,5 до 7,7 (при нагреве теплоносителя до 60 °С).

Выбор соответствующих хладагентов при работе теплового насоса в схемах ДГА со ступенчатым промежуточным подогревом позволит обеспечить достаточный уровень температур для редуцирования. Как показали расчеты [1], при трех ступенях требуемая температура подогрева газа при существующих перепадах давлений снижается до 30 - 40 °С.

Поступила в редакцию

-е-;

7 40

2,60 -2.00 -

-R134a

-R22

-R717

-R124

-R407C

Температура НПИТ tp °С

Рис. 1

12 15 20 24 28 30 Температура НПИТ °С

Рис. 2

При работе ДГА без промежуточного подогрева возможно включение тепловых насосов в двухступенчатом режиме или каскадном, что позволит получить требуемые высокие температуры для подогрева газа перед редуцированием, используя термодинамические возможности различных хладагентов.

Литература

1. Корягин А.В., Соловьев Р.В. Детандер-генераторный агрегат с двумя промподогревами газа // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2009. № 1-2. С. 47 - 52.

20 февраля 2014 г.