PL212830B1 - Sposób zwiększania mocy siłowni z czynnikiem roboczym organicznym - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób zwiększania mocy siłowni z czynnikiem roboczym organicznym działającej według obiegu porównawczego Clausiusa - Rankine'a, zasilanej strumieniem czynnika będącego nośnikiem ciepła.

Znane są z literatury sposoby zwiększenia efektywności siłowni parowych oparte na zasadzie zastosowania kaskady parowaczy z turbiną wysoko i niskoprężną lub zastosowania dwóch obiegów czynników o różnych właściwościach termodynamicznych, które pozwalają na zwiększenie stopnia wykorzystania ciepła odpadowego. Metody te znaczne podwyższają koszty inwestycyjne.

Sposób według wynalazku polegający na zwiększeniu wartości strumienia czynnika roboczego charakteryzuje się tym, że zawraca się strumień nośnika ciepła z przewodu wylotowego bezpośrednio za parowaczem do przewodu dolotowego przed parowaczem.

Moc siłowni opisuje zależność N = ^mg2^Cpg ^(Tg2 ^{- T}g3 ) ^hfg •(h₁ - h₂) gdzie N oznacza moc siłowni, mg2 strumień nośnika ciepła przed parowaczem, Tg2 temperaturę nośnika ciepła przed parowaczem, Tg3 temperaturę nośnika ciepła za parowaczem, cpg ciepło właściwe czynnika będącego nośnikiem ciepła, hfg entalpię parowania czynnika roboczego, h1 -h2 pracę jednostkową obiegu. Jak wynika z tej zależności moc obiegu zależy od ilości zawracanego strumienia a to wpływa na temperaturę strumienia dolotowego do parowacza. Z uwagi na to że właściwości czynnika roboczego zmieniają się wraz z temperaturą, obliczenia mocy obiegu wykonuje się w oparciu o dane tablicowe czynników organicznych. Podstawiając do powyższego wzoru wartości właściwości dla określonych czynników organicznych oblicza się dla jakiej ilości zawracanego strumienia zależność powyższa wykazuje maksimum mocy.

Sposób według wynalazku pozwala na znaczne zwiększenie mocy obiegu bez dodatkowego doprowadzania energii z zewnątrz przy niewielkich nakładach inwestycyjnych.

Sposób według wynalazku przedstawiony jest na rysunku przedstawiającym schemat ideowy siłowni oraz w przykładzie wykonania.

Siłownia składa się z parowacza 1, podgrzewacza 2, turbogeneratora 3, skraplacza 4 i pompy 5, połączonych rurociągami i tworzących dwa obiegi: obieg nośnika ciepła i obieg czynnika roboczego. W obiegu nośnika ciepła zainstalowano dodatkowy rurociąg pozwalający na zawracanie strumienia nośnika ciepła z przewodu wylotowego bezpośrednio za parowaczem 1 do przewodu dolotowego przed parowaczem 1. Wykonano obliczenia siłowni przy założeniu, że strumień wody będącej nośnikiem ciepła i jego temperatura są stałe i wynoszą mg1 = 100 m³/h Tg1 = 100°C. Założono, że spadek temperatury wody będącej nośnikiem ciepła w parowaczu Tg2 - Tg3 = 10K. Przy założeniach podanych powyżej temperatura czynnika organicznego w parowaczu wynosi T1 = 85°C, gdy strumień mg3 = 0. Dalsze symulacje polegają na stopniowym obniżaniu temperatury T1 (o 5K aż do temperatury 55°C) jako efekt zwiększania strumienia wody zawracanej mg3. Zastosowane w rozwiązaniu czynniki organiczne zestawiono w tabeli.

Czynnik	Temperatura krytyczna
R227ae	101,65
RC318	115,23
R236fa	124,92
izobutan	134,67
R245ca	174,42

Na wykresie 1 przedstawiono bezwzględny wzrost wartości mocy obiegu. Przy zerowej wartości zawracanego strumienia temperatura odparowania czynnika wynosi T1 = 85°C i maleje (o 5K) wraz ze wzrostem ilości zawracanego strumienia nośnika ciepła. Wykres 2 przedstawia względny przyrost mocy obiegu dla poszczególnych czynników roboczych.

Claims (1)

1. Sposób zwiększania mocy siłowni z czynnikiem organicznym polegający na zwiększeniu wartości strumienia czynnika roboczego, znamienny tym, że zawraca się strumień nośnika ciepła z przewodu wylotowego bezpośrednio za parowaczem (1) do przewodu dolotowego przed parowaczem (1).