Отзыв_офф_оппонента_Борзенко_е_и (Разработка и исследование высокоэффективных малотоннажных установок сжижения природного газа)

1ОТЗЫВофициального оппонента, доктора технических наук, профессора БорзенкоЕвгения Ивановича на диссертационную работу Семенова ВиктораЮрьевича на тему: «Разработка и исследование высокоэффективныхмалотоннажных установок сжижения природного газа», представленную кзащите на заседании диссертационного Совета Д 212.141.16 при Московскомгосударственном техническом университете имени Н.Э.Баумана насоискание учёной степени доктора технических наук по специальности05.04.03 – Машины и аппараты, процессы холодильной и криогеннойтехники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения.1.

Актуальность темы диссертационной работыПрименение сжиженного природного газа, полученного намалотоннажных установках, позволяет решить ряд энергетических иэкологических проблем. При помощи малотоннажного производства можнообеспечить газом отдалённые районы и предприятия коммунального быта,промышленные теплоэнергетические объекты; сжиженный природный газможно использовать в качестве газомоторного топлива. Для широкогораспространения технологий с использованием СПГ требуется определениепутей повышения эффективности установок сжижения природного газа,разработка методов для их анализа, исследования и сравнения.В связи с этим диссертационная работа Семенова В.Ю., посвященнаяразработке и исследованию высокоэффективных малотоннажных установоксжижения природного газа, является весьма актуальной.2.

Научная новизна работыНаучной новизной работы являются:2.1.Предложенная методика анализа малотоннажных установоксжижения природного газа, основанная на энтропийно-статистическомметоде.2.2.Исследование и сравнение схем основных существующих иразрабатываемых малотоннажных установок сжижения природного газа.2.3.Впервые полученные экспериментальные данные распределенияэнергетических затрат по узлам установки и подтверждение их соответствиярасчетным данным.2.4.Математическая модель, разработанная на основе метода«распада-разрыва» академика С.К.

Годунова , а так же инженернаяметодика расчета температур, построенная на основе классическихуравнений процесса выхлопа.2.5. Разработанные схемы высокоэффективных установок СПГ.2.6. Определенная автором тенденция к снижению термодинамическойэффективности установок СПГ с уменьшением минимальной работыожижения при принятых среднестатистических значениях КПД«машинного» оборудования.23. Научная ценность исследованияНаучную ценность представляют методика термодинамического анализаустановок сжижения природного газа и математическая модель процессоврасширения-сжатия в роторном волновом криогенераторе.4.Практическая значимость работыПолучена методика, которая позволяет анализировать и определятьвероятные величины реальных энергетических затрат в узлахмалотоннажных установок сжижения природного газа, что дает возможностьопределять технические и экономические характеристики установок еще настадии их проектирования.На отдельных примерах показано, как с помощью предложеннойметодики можно решить ряд конкретных задач.

В частности, применениеметодики дает возможность:- определять эталонное значение величины термодинамическойэффективности установки- проводить сравнение эффективности нескольких установок;- выявлять узлы установок, требующие совершенствования и замены.Решением важной народнохозяйственной задачи представляетсясоздание установки сжижения природного газа в п.Развилка Моск.обл. поразработанному автором дроссель-эжекторному циклу. Успешная работаданной установки позволила развивать СПГ технологии в московскомрегионе.

Следует отметить, что предложенная диссертантом схема была вдальнейшем модифицирована для условий переработки газа более сложногосостава и применена в серийно выпускаемых установках.Впервые в мире разработана конструкция роторного волновогокриогенератора (РВКГ), в котором процесс обмена энергией осуществляетсяпосредством ударных волн в области криогенных температур. Расчетным иэкспериментальным путем получены важнейшие характеристики иопределены пути повышения эффективности РВКГ.

Разработанаперспективная схема цикла установки сжижения использующая данноеустройство.5. Достоверность полученных результатовЭкспериментальныеисследованиявыполненынавысокопрофессиональном уровне с использованием стандартных способовизмерения параметров и методик проведения эксперимента с помощьюсертифицированных измерительных приборов. Полученные расчетныерезультаты основаны на фундаментальных уравнениях термодинамики игазодинамики, не противоречат известным результатам отечественных изарубежных исследователей, а также подтверждаются экспериментальнымисследованием самого автора.

Все это говорит о достоверности полученныхавтором результатов.6. Содержание работыДиссертация Семенова Виктора Юрьевича состоит из введения, пятиглав, основных выводов, списка использованной литературы и приложений.3Общий объем работы 330 страниц, включая 246 страниц основного текста,содержащего 132 рисунка, 23 таблицы. Список литературы включает 185наименований на 22 страницах.Во введении показана актуальность работы, изложены цель и задачиисследования, сформулированы научная новизна и практическая ценностьработы.

Также представлены внедрение результатов, апробация, личныйвклад автора, основное содержание работы и результаты теоретического иприкладного характера, выносимые на защиту.В первой главе приводится обзор существующих технологий сжиженияприродного газа в малотоннажном масштабе, классифицированы циклыожижения, показано доминирующее положение циклов на смесевыххладагентах (СХА). Выявлено отсутствие данных о термодинамическойэффективности того или иного процесса ожижения. На основе проведённогообзора сформулированы задачи исследования.Во второй главе объясняются предпосылки применения энтропийностатистического метода для анализа низкотемпературных систем ипреимуществаегоиспользования.Отображеныосновныетермодинамические зависимости и приведены среднестатистическиевеличины, примененные в предложенной методике.

Продемонстрированыспособы расчета затрат энергии в основных узлах установки, методсоставления баланса для контура природного газа и контурапарокомпрессионной холодильной машины и способы определения проверкиточности проведенного расчета. Показан способ определения степенитермодинамического совершенства на базе полученных расчетных данных.В третьей главе проведено сравнительное исследование существующихмалотоннажных установок сжижения природного газа на примере трехразличных технологий. Рассчитаны величины термодинамическойэффективности и определены наиболее энергетически нагруженные узлыустановок, работающих по циклу Линде-Хэмпсона с предварительнымохлаждением на температурном уровне 233К и 203К и циклу Клода стурбодетандером.

Для двух установок результаты расчетов подтвержденыданными промышленной эксплуатации. Исследовано влияние исходныхпримесей на термодинамическую эффективность установки, работающей поциклу Линде-Хэмпсона с предварительным охлаждением на температурномуровне 233К. Анализ экспериментальных данных, полученных в условияхпромышленной эксплуатации, показал что при уменьшении температурыокружающей среды происходит как уменьшение удельных затратэлектроэнергии на производство СПГ, так и снижение степенитермодинамической эффективности.В четвертой главе представлены результаты экспериментальногоисследованияустановкисдроссельно-эжекторнымцикломипредварительным фреоновым охлаждением.

Сопоставление результатовпредварительного расчета и экспериментальных данных показало, чторасхождение результатов расчета энергетических затрат по предложенной4методике и значений, полученных экспериментально, составляет менее 5%,что подтверждает ее применимость для анализа малотоннажных установоксжижения природного газа. Применение в схеме цикла дроссель-эжектора,позволило уменьшить затраты на генерацию энтропии в этом узле на 25 % иснизить удельные затраты электроэнергии на 12,7 %.Создание этойустановки позволило после 30 летнего перерыва возобновить производствоСПГ в Московском регионе и развивать инфраструктуру его потребления.Модификация данной установки в схеме с двумя эжекторами нашласерийное применение для сжижения природного газа содержащего примеси сотрицательным дроссельным эффектом.Пятаяглава, самая объемная по содержанию, посвященаперспективным разработкам.