отзыв_офф_оппонента_сухих_а_а (1024724), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Отсюда логично вытекает одна из приоритетных задач исследования — создание методики исследования термодинамической эффективности установок сжижения природного газа. Во второй главе диссертационного исследования приведена методика расчета термодинамической эффективности и распределения затрат энергии по узлам установок сжижения природного газа. Методика построена на базе фундаментальных законов природы - первого и второго начал термодинамики и на свойстве аддитивности энтропии. При этом используются два источника информации — расчетные величины дополнительных затрат работы необходимые для компенсации производства энтропии в необратимых процессах реальных установок и накопленная статистическая информация о степени термодинамического совершенства машин и механизмов.
Величина термодинамиче ского совершенства установок рассчитывается путем сопоставления реальных затрат энергии с минимально возможными, которые могут быть получены в результате проведения виртуальных обратимых процессов. В результате получается наглядная и информативная картина распределения затрат энергии по всем узлам установок, которая позволяет акцентировать внимание на самом «энергозатратном» элементе с целью его последующего усовершенствования.
Таким образом, разработанная и представленная во второй главе методика представляет инструмент для проведения дальнейших исследований. Согласно разработанной методике, в третьей главе проведен анализ термодинамической эффективности и получено распределение затрат энергии по узлам действующих установок СПГ. Проведен анализ установки, работающей по циклу высокого давления с предварительным фреоновым охлаждением на уровне 233 К.
Автором получены величина термодинамической эффективности, распределение затрат энергии по узлам установки и оценено влияние исходных примесей в ПГ. Показано, что характерное для автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС) одновременное производство СПГ и заправка автомобилей компримированным ПГ приводит к дополнительному снижению эффективности. В результате анализа определен основной источник необратимости процесса ожижения в установках данного типа — дроссель. Установка сжижения ПГ работающая по циклу высокого давления с более низким температурным уровнем предварительного охлаждения (203 К) имеет большую величину термодинамической эффективности. Анализ данных промышленной эксплуатации показал, что при уменьшении температуры окружающей среды происходит как уменьшение удельных затрат электроэнергии на производство СПГ так и снижение степени термодинамической эффективности.
Установка СПГ работающая по циклу среднего давления, имеет самую низкую величину термодинамического совершенства; при этом используется эффективный, но сложный и дорогой детандерно — компрессорный агрегат (ТДКА). При передаче энергии от детандерной ступени ТДКА к компрессорной значительная ее часть переходит в тепло и выводится из системы в виде тепла смазочного масла. Данное обстоятельство заметно снижает эффективность установки в целом.
Таким образом, в третьей главе автор провел анализ всех действующих в РФ установок СПГ, определил основные «энергозатратные» узлы в каждой из них с целью создать более совершенные технологии сжижения. Четвертая глава посвящена разработке созданию высокоэффективных технологий сжижения ПГ.
На основании выводов сделанных в предыдущей главе автором в схеме ожижителя высокого давления предложено заменить дроссель на дроссель-эжектор, что позволило уменьшить затраты на генерацию энтропии в этом узле на 25 ',4 и снизить удельные затраты электроэнергии на производство СПГ на 12,7 ',4. Предложенный способ ожижения был реализован при создании ожижителя природного газа на базе АГНКС №1 в п. Развилка Московской области. Создание этой установки позволило после 30 летнего перерыва возобновить производство СПГ в Московском регионе и развивать инфраструктуру его потребления.
Полученные на этой установке данные промышленной эксплуатации о реальных величинах термодинамической эффективности и распределении энергетических потерь подтвердили результаты энтропийностатистического анализа. Проведенное автором сравнение термодинамической эффективности циклов высокого давления с дросселем и дроссель эжектором при работе на ПГ в диапазоне изменения входной концентрации азота 0-5 '.4 показало, что при характерной для Московского региона концентрации азота 0,5-1 ',4 и совмещении производства СПГ с заправкой автотранспорта КПГ схема цикла высокого давления с дроссельэжектором оказывается эффективнее.
Идея усовершенствования путем замены дросселя на дроссельэжектор получила развитие в серийно выпускаемых отечественной промышленностью установках, предназначенных для получения СПГ из ПГ содержащего примеси неконденсирующихся газов с отрицательным дроссель-эффектом. Пятая глава, самая объемная и интересная с научной точки зрения, посвящена аспектам развития малотоннажных установок сжижения природного газа.
Автор предложил пути дальнейшего совершенствования малотоннажных установок СПГ. В частности, на основе анализа принципов энергообмена в известных конструкциях «безмашинных» и низкооборотных расширительных устройствах исследован крио генератор нового типа роторный волновой криогенератор (РВКГ), в котором процесс расширения газа с отводом энергии осуществляется посредством ударных волн. На основе решения нестационарных уравнений движения газа разработана математическая модель процессов энергообмена в РВКГ. Для апробации разработанной конструкции и верификации математической модели процессов создан экспериментальный стенд, где экспериментальным путем получены термобарические характеристики и проведено сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными. Исследовано влияние режимных и геометрических параметров на эффективность РВКГ.
Автором предложена перспективная схема цикла установки с>кижения, где используется разработанное устройство. С помощью энтропийностатистического анализа предлагаемой схемы проведено сопоставление с известными действующими установками для условий ГРС и показа. Разработаны схемы и проведен энтропийно-статистический анализ других технологий, рассмотренных в первой главе: цикла высокого давления с предварительным охлаждением в каскадной холодильной машине и дроссель-эжектором, а также установки с внешним азотным рефрижераторным детандерным циклом.
С помощью метода энтропийностатистического анализа проведено сопоставление эффективности наиболее известных циклов сжижения ПГ на смешанных хладагентах (СХА). 7. Недостатки работы, замечания, пожелания 7.1. В обзоре приведено значительное количество реализованных схем сжижения ПГ, однако не во всех примерах приводятся данные о затратах электрической энергии на 1 кг СПГ. Нельзя согласиться с главным выводом обзора, что решающим фактором является минимизация капитальных затрат на основное оборудование. В рамках заявленной тематики исследования это фактор является второстепенным. 7.2. Сопоставление двух основных методик анализа термодинамической эффективности целесообразно проводить на одном объекте, а не на примере различных по рабочим параметрам технологиях: ожижения ПГ и воздуха (графическое представление результатов на рис.
2.1). 7.3. Оппонент категорически не согласен с повсеместным применением термина «цикл» ко всему набору технологических процессов, не возвращающих систему в исходное состояние. 7.4. В работе нет объяснения одновременного применения для расчета рабочих параметров уравнений состояния в модификациях Ли-Кеслера и Пенг-Робинсона. 7.5. Методически не оправдано использование в расчетах термодинамической эффективности работы сжатия в изотермическом процессе, которая не имеет никакого прикладного значения.
Изотермический процесс сжатия с отводом теплоты в самом процессе сжатия условный и бесконечно растянут во времени. 7.6. При применении методики энтропийно-статистического анализа важным моментом является расчет температуры «стока теплоты» Таь однако в работе отсутствует примеры таких расчетов. Или, если использовался универсальный подход по соотношению Гюи-Стодолы для определения безвозвратных потерь работоспособности системы (эксергии) в окружающую среду из-за необратимости процессов на основе температуры окружающей среды Т,? Тогда это будет не истинное (не полное) значение затрат энергии! 7.7.
В работе имеется ряд смысловых неточностей и опечаток. Например, на стр. 53 спутываются понятие химического потенциала и параметров состояния; формула 1'2.4) справедлива только для полных величин, т.к. расходы потоков рабочих веществ различны; баланс на рис. 2.3 не соответствует формуле, в которой вдруг появляется 1„„,.; в формуле (2.15) нужно писать Т00;, т.к. среднеинтегральная температура подвода/отвода теплоты в каждом узле различна; в нескольких местах текста повторяется «на основе строго соблюдения первого закона термодинамики» - как будто есть возможность не выполнения законов сохранения энергии!; применяется устаревший и неправильный термин «тепло сжатия».
Общепринято, что в процессе сжатия повышается энтальпия рабочего вещества, а теплота отводится, либо подводится и др. 7.8. При расчете термодинамической эффективности технологии ожижения в зависимости от изменения состава ПГ используется некоторые исходные «характерные» данные по составу, но нет упоминания о методиках его определения, их точности, достоверности, нет ссылок на существующий ГОСТ по составу природного газа. Данные по составу конечного продукта также отсутствуют. 7.9. В работе заявлено, что РВКГ устойчиво работает в двухфазной области, а также в условиях загрязненности ПГ смазочным маслом, водой и другими примесями.
При этом никакого значение величины адиабатного кпд не приведено. Отмеченные недостатки и замечания не снижают научной и практической значимости, а также научной ценности выполненной работы. Соискателем впервые наиболее полно, обстоятельно и всесторонне рассмотрены основополагающие вопросы эффективности малотоннажных установок сжижения природного газа и даны рекомендации по их дальнейшему совершенствованию. 8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
