Ексергетичний аналіз когенераційної системи утилізації скидної теплоти промпідприємств

Autor: Kuznetsov, Mikhail, Kharlampidi, Dionis, Tarasova, Victoria
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Technology audit and production reserves; Том 5, № 1(49) (2019): Industrial and technology systems; 10-21
Technology audit and production reserves; Том 5, № 1(49) (2019): Виробничо-технологічні системи; 10-21
Technology audit and production reserves; Том 5, № 1(49) (2019): Производственно-технологические системы; 10-21
ISSN: 2226-3780
2312-8372
Popis: The object of research is the energy processes occurring in the cogeneration system for the utilization of waste heat of industrial enterprises, consisting of a steam turbine plant and an absorption heat pump. One of the most problematic places during the development and design of such systems is that the thermal calculation of absorption heat pumps as a whole is a rather difficult task. This is due to the presence of several interconnected heat exchangers and the complexity of the thermodynamic and mass transfer processes occurring in them. During the research, modern methods of analysis of thermodynamic systems were used, based on the application of the theoretical apparatus of technical thermodynamics and the theory of heat and mass transfer. On the basis of mathematical modeling of heat and mass transfer processes for the cogeneration system under consideration, a software package for calculating its thermodynamic and exergy characteristics is built with the aim of conducting numerical studies of its energy efficiency indicators. A database is obtained for calculating the thermophysical properties of a water-ammonia solution taking into account changes in its concentration to identify the solution state parameters at the nodal points of the cycles. Based on a numerical experiment, the energy and exergy parameters of the system are analyzed with a variation of 4 factors:1) condensation temperature of the spent water steam in a steam turbine plant;2) heating process water temperature at the inlet to the steam generator of the steam turbine plant;3) reverse delivery water temperature at the inlet to the heat pump;4) mass flow rate of delivery water.A generalized regression equation of the functional relationship of the exergy efficiency of the elements of the cogeneration system and the entire system as a whole is obtained. The impact coefficients of exergy efficiency of elements on the thermodynamic perfection of the entire system are analyzed. Thanks to the method of exergy analysis used in the research, it is possible to identify the nature of external and internal losses both in cycles in general and in individual elements of the cogeneration system under consideration. And also the ways to improve its scheme and design are outlined.
Объектом исследования являются энергетические процессы, происходящие в когенерационной системе утилизации сбросной теплоты промпредприятий в составе паротурбинной установки и абсорбционной теплонасосной установки. Одним из самых проблемных мест в ходе разработки и проектирования таких систем является то, что тепловой расчет абсорбционных теплонасосных установок в целом представляет собой достаточно трудную задачу. Это связано с наличием нескольких взаимосвязанных теплообменных аппаратов и сложности протекающих в них термодинамических и массообменных процессов. В ходе исследования использовались современные методы анализа термодинамических систем, основанные на применении теоретического аппарата технической термодинамики и теории тепло- и массопереноса. На основе математического моделирования тепло- и массообменных процессов для рассматриваемой когенерационной системы построен программный комплекс расчета её термодинамических и эксергетических характеристик с целью проведения численных исследований показателей её энергетической эффективности. Получена база данных для расчета теплофизических свойств водоаммиачного раствора с учетом изменения его концентрации для идентификации параметров состояния раствора в узловых точках циклов. На основе численного эксперимента проведен анализ энергетических и эксергетических показателей системы при варьировании 4-х факторов:1) температуры конденсации отработанного водяного пара в паротурбинной установке;2) температуры греющей технологической воды на входе в парогенератор паротурбинной установки;3) температуры обратной сетевой воды на входе в тепловой насос;4) массового расхода сетевой воды.Получено обобщенное регрессионное уравнение функциональной взаимосвязи эксергетических КПД элементов когенерационной системы и всей системы в целом. Проанализированы коэффициенты влияния эксергетических КПД элементов на термодинамическое совершенство всей системы. Благодаря применяемому в исследовании методу эксергетического анализа обеспечивается возможность выявить природу внешних и внутренних потерь как по циклам в целом, так и по отдельным элементам рассматриваемой когенерационной системы. А также наметить пути улучшения её схемы и конструкции.
Об'єктом дослідження є енергетичні процеси, що відбуваються в когенераційній системі утилізації скидної теплоти промпідприємств у складі паротурбінної установки і абсорбційної теплонасосної установки. Одним з найбільш проблемних місць в ході розробки і проектування таких систем є те, що тепловий розрахунок абсорбційних теплонасосних установок в цілому являє собою досить важку задачу. Це пов’язано з наявністю кількох взаємозалежних теплообмінних апаратів і складності термодинамічних і масообмінних процесів, що протікають в них. В ході дослідження використовувалися сучасні методи аналізу термодинамічних систем, що засновані на застосуванні теоретичного апарату технічної термодинаміки і теорії тепло- і масопереносу. На основі математичного моделювання тепло- і масообмінних процесів для даної когенераційної системи побудовано програмний комплекс розрахунку її термодинамічних і ексергетичних характеристик з метою проведення чисельних досліджень показників її енергетичної ефективності. Отримано база даних для розрахунку теплофізичних властивостей водоаміачного розчину з урахуванням зміни його концентрації для ідентифікації параметрів стану розчину в вузлових точках циклів. На основі чисельного експерименту проведено аналіз енергетичних і ексергетичних показників системи при варіюванні 4-х чинників:1) температури конденсації відпрацьованої водяної пари в паротурбінній установці;2) температури гріючої технологічної води на вході в парогенератор паротурбінної установки;3) температури зворотної мережевої води на вході в тепловий насос;4) масової витрати мережевої води.Отримано узагальнене регресійне рівняння функціонального взаємозв'язку ексергетичних ККД елементів когенераційної системи і всієї системи в цілому. Проаналізовано коефіцієнти впливу ексергетичних ККД елементів на термодинамічну досконалість всієї системи. Завдяки методу ексергетичного аналізу, що використовується в дослідженні, забезпечується можливість виявити природу зовнішніх і внутрішніх втрат як по циклах в цілому, так і по окремих елементах розглянутої когенераційної системи. А також намітити шляхи поліпшення її схеми і конструкції.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: