Диссертация (1024726), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

4.1):i4  i9  Э  i10  (1  x)  i6  ( x  Э) ;Ýi10  (1  x)  i6  x  i4 716, 43  (1  0,384)  323,33  0,384  526,09êã Ý 0,105i9  i6696,11  323,33êã ñæ. ÑÍ.4Полная удельная холодопроизводительность цикла (Рис. 4.2):qx ï î ëí  i13  i1  i2  i3  1062,17  873,93  795,35  640,83  342, 76êÄæêã ñæ. ÑÍ.4Работа изотермического сжатия в компрессоре:lèç CH4  T13  (S13  S1 )  (i13  i1 )  300  (6,02  3,99)  (1062,17  873,93)  420,76êÄæ.êã ñæ.

ÑÍ 4Действительная работа сжатия метана (при из  0, 6 ):LCH4 lèç CH4èç420, 76êÄæ 701, 27.0, 6êã ñæ. ÑÍ 4Минимальная удельная работа, необходимая для ожижения 1 кг СН4 придавлении на входе в установку 1,25 МПа и давлении отгрузки 0,35 МПа:lmin î æèæ. ÑÍ 4  T0  (s13  s8 )  (i13  i8 )  300  (6,02  1,17)  (1062,17  221,9) 127 614, 73êÄæêã æèäê.ÑÍ 0,174êÂò  ÷.êã æèäê. ÑÍ 4Цикл предварительного охлаждения.Исходные данные для цикла предварительного охлаждения и параметрыточек ПКХМ аналогичны данным, приведенным в главе 3 при расчетедроссельного цикла.

Далее приведены расчеты величин, определяемых вдроссельно-эжекторном цикле.Необходимый расход фреона для охлаждения 1 кг CH4 в установившемсярежиме:yqï ð. î õë(qõ )ï î ëíêÄæêã ñæ. ÑH 4êã R22 1,11.êÄæêã ñæ. ÑH 4139, 08êã R22154,5Затраты работы в парокомпрессионной холодильной машине:lÏ ÊÕÌ  y  lcæ  1,11êã R22êã cæ.

ÑÍ 89, 024êÄæêÄæ 98,9êã R22êã ñæ. ÑÍ.4Заметим, что минимальная работа, необходимая для охлаждения метана,равна:lmin î õë. ÑÍ 4  Ò0  (S2  S3 )  (i2  i3 )  300  (3,72  3,12)  (795,35  640,83)  25, 48êÄæ.êã ñæ. ÑÍ 4128Это существенно меньше величины работы, минимально необходимой длягенерации холода (qх)полн, в пересчете на 1 кг СН4:l 'min  lmin  y  36, 23 1,11  40, 25êÄæêã ñæ.

ÑÍ.4Поэтому, несмотря на достаточно высокую степень термодинамическогосовершенства самого цикла ПКХМ (0,407), эффективность использования ПКХМдля охлаждения метана в дроссельно-эжекторном цикле можно оценитьвеличиной не более:ψlmin î õë. ÑÍ 4l 'min25, 48 0, 63 ,40, 25или, другими словами, степень термодинамического совершенства ПКХМснижается до значений:(òåðì ) 'Ï ÊÕÌ  (òåðì )Ï ÊÕÌ  ψ  0, 407  0,63  0, 258 ,(проверка: (òåðì ) 'Ï ÊÕÌ lmin î õë. ÑÍ 4lÏ ÊÕÌ25, 48 0, 258 !).98,9Энтропийно-статистический анализ распределения затрат энергии накомпенсацию производства энтропии в основных узлах и процессахожижительной установки.Метановый контур:Минимально необходимые удельные затраты энергии для компенсациипроизводства энтропии в теплообменнике №1:  (s12  s11 )  (1  x)  (s1  s2 )  (5,94  5, 42)  (1  0,385)  (3,99  3,72) STO1129 0, 05êÄæ.êã ñæ. ÑÍ 4  K  TÎ Ñ  STO1  300  0, 05  15lTO1êÄæêã ñæ.

ÑÍ.4Минимально необходимые удельные затраты энергии для компенсациипроизводства энтропии в теплообменнике №3:  (s11  s10 )  (1  x)  (s3  s4 )  (5, 42  4, 4)  (1  0,385)  (3,12  2,6) STO3 0,11êÄæ;êã ñæ. ÑÍ 4  K  TÎ Ñ  STO3  300  0,11  33lTO3êÄæêã ñæ. ÑÍ.4Минимально необходимые удельные затраты энергии для компенсациипроизводства энтропии при предварительном охлаждении метана в испарителеПКХМ (см.

Рис. 4.1, поз. IV) должны быть отнесены к циклу ПКХМ, в которомгенерируется холод на температурном уровне предварительного охлаждения.Минимально необходимые удельные затраты энергии для компенсациипроизводства энтропии в эжекторе:  s5  (1  Ý)  s4  s9  Ý  3, 28  (1  0,105)  2,6  4,84  0,105 SÝÆ 0,52êÄæ;êã ñæ.

ÑÍ 4  K130  TÎ Ñ  SÄÐ.ÝÆlÝÆ 300  0,52  156êÄæêã ñæ. ÑÍ.4Минимально необходимые удельные затраты энергии для компенсациипроизводства энтропии в дросселе:  ( s7  s6 )  ( x  Ý)  (1,96  1,87)  (0,385  0,105)  0, 04SÄÐ  TÎ Ñ  SÄÐ  300  0, 04  12lÄÐêÄæêã ñæ. ÑÍêÄæ;êã ñæ. ÑÍ 4  K.4Затраты работы на компенсацию теплопритоков из окружающей среды кконтуру А:φÀ lèçiTï ð.î õë420, 76 1,5 ,280, 29(lÎ Ñ )A  qÎAÑ  φA  3, 7 1,5  5,55êÄæêã ñæ. ÑÍ.4В итоге суммарная работа изотермического сжатия в метановом контуре,затрачиваемая на компенсацию части lmin и производства энтропии:  lTO3  lÝÆ  lÄÐ  (lÎ Ñ )A  (lmin î æèæ. ÑÍ 4  x  lmin î õë. ÑÍ 4 )  15  33 l 'ÑÍ 4  lTO1156  12  5,55  (614,73  0,385  25, 48)  432,74êÄæ.êã ñæ.

ÑÍ 4Сходимость расчета энергозатрат по метановому контуру:131lèç CH4  420, 76êÄæêã ñæ. ÑÍδ  432, 74  420, 76  11,98;4êÄæêã ñæ. ÑÍ, т.е. 2,77%.4Контур предварительного охлаждения (R22):Величины минимальных работ для компенсации производства энтропии вузлах установки, работающей по дроссель–эжекторному циклу, аналогичнывеличинам, приведенным при расчете дроссельного цикла в главе 3.Сумма величин минимальных работ для компенсации производстваэнтропии в необратимых процессах во всех элементах ПКХМ:l 'Ï ÊÕÌ  [l 'Ê.Õ  l 'êî í  l 'äð  l 'èñï  (lqÎ Ñ. )B ]  y  lmin î õë. ÑÍ 4  [3, 24  6  18,57  18 0, 76] 1,11  25, 48  77, 22êÄæ.êã ñæ.

ÑÍ 4Удельная работа адиабатного сжатия R22 на 1 кг сжимаемого СН4:làä R22  y  70, 24 1,11  78, 04êÄæêã ñæ. ÑÍ.4Сходимость расчетных значений по фреоновому контуру:δ  77, 22  78, 04  0,82êÄæêã ñæ. ÑÍ, т.е. 1,1 %.4132Оценка сходимости расчётных значений энергозатрат.В результате энтропийно-статистического анализа расчетные значенияэнергозатрат по обоим контурам составляют:li 'ÑÍ 4  li 'Ï ÊÕÌ  432, 74  77, 22  509,96êÄæêã ñæ. ÑÍ.4Расчетная сумма значений затрат энергии на сжатие метана и фреонасоответственно равна:lèç CH4  y  làä R22  420, 76  78, 04  498,8êÄæêã ñæ. ÑÍ.4Расхождение результатов вычислений затрат энергии находится в пределах2,2 % ( δ  509,96  498,8  11,16êÄæêã ñæ.

ÑÍ). Распределение затрат энергии по4элементам всей низкотемпературной установки для ожижения природного газасхематически показано на Рис. 4.3.133Рис. 4.3. Схематическое распределение затрат энергии по элементам установкиЗатраты энергии на компенсацию производства энтропии в результатенеобратимости рабочих процессов в компрессорах определены следующимобразом:(l 'ñæ )ÑÍ 4 lèç CH4ηèç(l 'сж ) R22  lèç CH4  lèç CH4  (11êÄæ 1)  420, 76  ( 1)  280,5ηèç0, 6êã ñæ.

ÑÍlад R2211кДж lад R22  lад R22  ( 1)  70, 24  ( 1)  17,56,ηадηад0,8кг R22;4134или в пересчете на 1 кг СН4: (l 'ñæ )R22  1,1117,56  19,51êÄæêã ñæ. ÑÍ.4При анализе цикла ПКХМ учтены необходимые затраты энергии накомпенсацию производства энтропии в результате необратимости процессов вконцевом холодильнике и конденсаторе, поэтому минимальная работа сжатиявычислена как адиабатная, т.е. равная (i2ад  i1 ) . Заметим также, что адиабатныйКПД компрессора выражает степень термодинамического совершенства процессасжатия в адиабатных условиях и учитывает производство энтропии в результатенеобратимыхпроцессовизотермическийКПДсобственнокомпрессоравкомпрессоре.учитываетВтопроизводствожевремяэнтропииврезультате необратимости не только в процессе сжатия, но и в сопутствующихему процессах охлаждения.

Поэтому значение ηèç обычно меньше значения ηàä .Действительная суммарная работа, затрачиваемая на сжатие СН4 и R22равна:l äåéñòâ lèç CH4èç  xy làä R22420, 761,11 70, 24êÄæ 2074,8x àä0, 6  0,385 0,385 0,8êã æèäê. ÑÍ 0,5764êÂò  ÷.êã æèäê. ÑÍ 4Степень термодинамического совершенства установки ожижения СН4:òåðì lmin î æèæ. ÑÍ 4l äåéñòâ614, 73 0, 296 .2074,81354.2. Анализ влияния исходных примесей в природном газе наэффективность установки работающей по дроссельно-эжекторному циклуМетодика анализа влияния исходных примесей в природном газе наэффективность установки работающей по дроссельно-эжекторному циклуаналогична методике приведённой в главе 3 для установки, работающей подроссельному циклу. На Рис. 4.4 показана зависимость коэффициента сжижения иудельных затрат электроэнергии от исходной концентрации азота и величиныотдуваемого прямого потока высокого давления.

Увеличение концентрациинеконденсирующейсяпримесиввидеазотаприводиткуменьшениюкоэффициента ожижения, увеличению затрат электроэнергии и, как следствие, - куменьшению термодинамической эффективности установки (Рис.4.4 и Рис.4.5).Lд, кВтч/кг СПГ0,9х0,40,850,350,3d=0%d=1%d=3%0,8d=5%0,75d=7%0,7d=10%d=0%0,250,650,60,20,55d=1%d=3%d=5%d=7%0,150,500,010,020,030,040,05концентрация азота, Сd=10%Рис. 4.4. Зависимость коэффициента ожижения и удельных затрат электроэнергииот входной концентрации азота при различных объёмах отдувки потока высокогодавленияКак показано на Рис. 4.4, отдувка потока высокого давления даетположительный эффект при концентрации азота на входе более 0,5 %, причем с136увеличениемвеличиныотдувкидиапазонееположительноговлиянияуменьшается.

Так отдувка 1 % потока высокого давления дает положительныйэффект при входной концентрации азота более 0,5 % об., а отдувка 10 % потокавысокого давления становится эффективной только при входной концентрацииазота более 3,5 % об. При этом отдувка 3 % становится более эффективной, чемотдувка 1 % при входной концентрации азота более 1 % об.; отдувка 5 % болееэффективна, чем отдувка 3 % при входной концентрации азота 2 % об и т.д.Данное обстоятельство также объясняется разнонаправленностью воздействияоперации«отдувка»:циркулирующегос однойгазаистороны происходит обновление составауменьшениеконцентрациинеконденсирующейсяпримеси, с другой - уменьшается величина материального потока, направляемогона ожижение.η0,320,3d=0%0,28d=1%d=3%0,26d=5%0,24d=7%0,22d=10%0,200,010,020,030,040,05концентрация азота, СРис.

Характеристики

Список файлов диссертации