Диссертация (1025173)
Текст из файла
2СОДЕРЖАНИЕСтр.УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ .......................................................................... 5!ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................ 8!ГЛАВА I.! ТЕХНОЛОГИИ МАЛОТОННАЖНОГОПРОИЗВОДСТВА СПГ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА ИХЭФФЕКТИВНОСТИ ..........................................................................................
14!1.1.! Методы термодинамического анализа низкотемпературных систем ........1.2.! Сравнительный анализ существующих установок малотоннажногосжижения природного газа .................................................................................. 21!1.3.! Цели и задачи исследования .......................................................................
39!ГЛАВА II.! МЕТОДИКА ЭНТРОПИЙНО-СТАТИСТИЧЕСКОГОАНАЛИЗА МАЛОТОННАЖНЫХ УСТАНОВОК СЖИЖЕНИЯПРИРОДНОГО ГАЗА ........................................................................................ 41!2.1.! Термодинамические основы ....................................................................... 41!2.2.! Определение исходных данных и основных характеристикрабочего цикла установки ....................................................................................
42!2.3.! Энтропийно-статистический анализ распределения затрат энергиив цикле установки сжижения природного газа .................................................. 45!2.4.! Особенности энтропийно-статистического анализа распределениязатрат энергии цикла с предварительным охлаждениемпарокомпрессионной холодильной машины (ПКХМ) .....................................
49!Выводы по главе ................................................................................................... 53!ГЛАВА III.! РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА СУЩЕСТВУЮЩИХМАЛОТОННАЖНЫХ УСТАНОВОК СЖИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГОГАЗА ЭНТРОПИЙНО-СТАТИСТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ...................... 54!3Стр.3.1.! Сопоставление результатов анализа эксергетическим иэнтропийно-статистическим методом классических циклов ЛиндеХемпсона и Капицы, применительно к сжижению природного газа ..............
54!3.2.! Установки с дроссельным циклом высокого давления ипредварительным фреоновым охлаждением (в г. Петергоф и др.) .................. 56!3.3.! Установки с дроссельно-эжекторным циклом высокого давления ипредварительным фреоновым охлаждением ...................................................... 61!3.3.1.! С одной дроссель – эжекторной ступенью (в поселке РазвилкаМосковской Области) ........................................................................................... 61!3.3.2.! С двумя дроссель - эжекторными ступенями (серийновыпускаемые установки ОАО Криогенмаш на экспорт) ..................................
74!3.3.3.! С одной дроссель–эжекторной ступенью, предназначенные длясжижения природного газа с содержанием низкокипящих компонентовдо 9%........................................................................................................... 80!3.3.4.! С дроссельно-эжекторной ступенью и предварительнымохлаждением на температурном уровне -70°С .................................................. 84!3.3.5.! Перспективная схема установки сжижения с одной дроссель –эжекторной ступенью и предварительным охлаждением каскаднойхолодильной машиной..........................................................................................
88!3.4.! Ожижитель природного газа с внешним азотнымрефрижераторным детандерным циклом (ОАО Криогенмаш) ........................ 90!Выводы по главе ................................................................................................. 106!ГЛАВА IV.! ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕУСТАНОВКИ С ДРОССЕЛЬНО-ЭЖЕКТОРНЫМ ЦИКЛОМ ИПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ФРЕОНОВЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ .................. 112!4.1.! Опытно-промышленная установка ..........................................................
112!4Стр.4.2.! Измеряемые параметры, методика проведения эксперимента ............. 115!4.3.! Методика обработки и сопоставления полученных данных ................. 117!4.4.! Анализ полученных результатов. ............................................................ 124!Выводы по главе ................................................................................................. 126!ГЛАВА V.! ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕУСТАНОВКИ С ДРОССЕЛЬНО-ЭЖЕКТОРНЫМ ЦИКЛОМ ИПРЕДВАРИТЕЛЬНЫМ ФРЕОНОВЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ НАТЕМПЕРАТУРНОМ УРОВНЕ -70°С ............................................................ 128!5.1.! Опытно-промышленная установка ..........................................................
128!5.2.! Измеряемые параметры, методика проведения эксперимента. ............ 130!5.3.! Методика обработки и сопоставления полученных данных ................. 131!5.4.! Анализ полученных результатов. ............................................................ 134!Выводы по главе ................................................................................................. 138!ВЫВОДЫ ......................................................................................................... 139!СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ................................. 140!Приложение ......................................................................................................... 148!!!5УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯАГНКС – автомобильная газонаполнительная компрессионная станция;ГРС – газораспределительная станция;КПД – коэффициент полезного действия;НД, Нед – недокуперация;ПКХМ – парокомпрессионная холодильная машина;ПГ – природный газ;СПГ – сжиженный природный газ;СХА – смесевой хладагент;ТД – турбодетандер;ТО – теплообменный аппарат;ТКА, ТДКА – турбокомпрессорно-детандерный агрегат;ХМ – холодильная машина;УСПГ – установка сжижения природного газа;ад.
– адиабатная;вс. – всасывание;вх. – вход;вых. – выход;д., действ. – действительная;дет – детандер;др – дроссель;жидк. – жидкий;и., исп. – испаритель;из. – изотермическая;к. – конденсация;кон. – конечная;конд. – конденсатор ;к.х. – концевой холодильник;6н. – нагнетание;нач. – начальная;ожиж. – ожижение;охл. – охлаждение;полн. – полная;предв. – предварительный;пр. охл.
– предварительное охлаждение;реал. – реальная;сеп. – сепаратор;сж. – сжатие;сжим. – сжимаемый;эж. – эжектор;max – максимальный;min – минимальный;ΔS i' – производство энтропии в i-ом элементе, [ε x – холодильный коэффициент, [кДж!(холода)кДж!(работы)кДжкг∙К];];(ε x )д – действительный холодильный коэффициент, [кДж!(холода)кДж!(работы)];ηад, ηs – адиабатный КПД;ηиз – изотермический КПД;! – степень сжатия;φ – коэффициент удельных затрат мощности, [кДж!(работы)кДж!(холода)];φ д – действительный коэффициент удельных затрат мощности, [G – относительная величина массовых потоков;i – энтальпия, [кДжкг];k – показатель адиабаты;l – работа, [кДжкг];lmin – минимальная работа, [кДжкг];кДж!(работы)кДж!(холода)];7p – давление, [МПа];q – теплота, [кДжкг];qx полн – полная удельная холодопроизводительность цикла, [qх реал– реальная удельная холодопроизводительность, [s – энтропия, [кДжкг∙К];T – температура, [К];Too– температура стока, [К];кг!жидк.ПГx – коэффициент ожижения, [кг!сжим.ПГ].кДжкгкДж];кг];8ВВЕДЕНИЕПолучение сжиженного природного газа (СПГ) является сегодня однимиз перспективных направлений развития российской промышленности.В 2009 году на Сахалине совместно с зарубежными компаниями былпостроен первый крупнотоннажный завод по сжижению природного газа«Сахалин-2» мощностью 26 300 тонн СПГ в сутки.
В настоящее времянаходятсянастадиикрупнотоннажныхпланированиязаводов:иразработки«ВладивостокСПГ»ещенанесколькополуостровеЛомоносова, «Балтийский СПГ» в Ленинградской области, «Ямал СПГ»на Ямале. Производительность таких заводов составляет 1100-1800 тоннСПГ в час. Получаемый на этих заводах СПГ рассчитан на удовлетворениеэкспортных потребностей.В то же время с каждым днем растет интерес к малотоннажномупроизводству сжиженного природного газа.
В России существует развитаятрубопроводная система природного газа, включающая в себя рядавтомобильныхгазонаполнительныхкомпрессионных(АГНКС)игазораспределительных (ГРС) станций. Компрессорная база этих станциймало загружена (до 20%). Станции расположены в непосредственнойблизости от потребителя природного газа. Поступающий природный газсодержит 95-98% метана. Все эти факторы создают хорошие предпосылкидля создания малотоннажных установок сжижения природного газанепосредственно на АГНКС и ГРС и на местах его потребленияв российских регионах.По данным [23] интенсивное строительство малотоннажных установоксжижения природного газа по всему миру началось после 2000 г., однаконаиболее ускоренный рост наблюдается с 2010-2014гг. На данный моментРоссия занимает 3 место по количеству введенных в эксплуатациюустановок (введено 12 установок). Развитие малотоннажного производствасжиженного природного газа активно поддерживается программамиПравительства РФ [27, 32].
Нельзя забывать о незаменимой роли9малотоннажногопроизводстваприиспользованииСПГна железнодорожном, морском и авиационном транспорте.Для совершенствования существующих и проектируемых установоксжижения природного газа малой производительности важно иметьвозможность определять узлы этих установок, в которых ««потери»энергии»наиболеесущественны,иработатьнадповышениемэффективности этих узлов. В МГТУ им. Баумана активно разрабатываетсяметод энтропийно-статистического анализа, который позволяет детальноанализировать криогенные установки и решать такого рода задачи.Предложенная в настоящей работе методика анализа малотоннажныхустановок сжижения природного газа дает возможность применитьэнропийно-статистический метод для исследования существующих ипроектируемых установок с целью определения их энергоэффективности.Перспективность применения предложенной методики для определенияновых схемных решений сжижения природного газа делают ее актуальной.Цельюработытермодинамическойпотерьвявляетсяэффективностималотоннажныхприменениеэтойразработкаметодикииустановкахдляметодикираспределениясжиженияанализаисследованияэнергетическихприродногосуществующихигаза,вновьразрабатываемых установок, а также экспериментальное подтверждениерасчетных данных.Основные задачи исследования1.Разработкаметодикиэнтропийно-статистическогоанализадля исследования малотоннажных установок сжижения природного газа.2.Исследование и сравнение термодинамической эффективностисуществующих малотоннажных установок сжижения природного газа.3.Анализ и оценка влияния величины производства энтропиив отдельных узлах установки на термодинамическуюсистемы сжижения.эффективность104.Экспериментальное определение реальной термодинамическойэффективности опытно-промышленных установок сжижения природногогаза и сопоставление полученных результатов с расчетными значениями.5.Выборнаиболееэнергоэффективногоцикладля малотоннажного сжижения природного газа и определение пути егодальнейшего совершенствования.Научная новизна1.анализаВпервые предложена методика энтропийно-статистическогодляисследованиясуществующихиразрабатываемыхмалотоннажных установок сжижения природного газа.2.Выполнен анализ основных существующих и перспективныхсхем установок малотоннажного сжижения природного газа.
Показанаэффективность замены дросселя на дроссель-эжектор в установках,работающих по циклу высокого давления. Предложен новый циклс дроссель-эжектором и каскадным охлаждением.3.Впервыеполученоэкспериментальноеподтверждениесоответствия расчетных значений энергетических «потерь» реальнымзатратам в узлах действующих установок сжижения природного газа.Расхождениерезультатов расчетовсо значениями, полученнымиэкспериментально, находятся в пределах 5%.Защищаемые положения1.Методикаэнтропийно-статистическогоанализадля исследования установок сжижения природного газа.2.Результатырасчетногоисследованиясуществующихиперспективных установок сжижения природного газа.3.Результатыэкспериментальныхисследованийопытно-промышленных установок сжижения природного газа.Степень достоверности полученных автором результатовДостоверностьприменениемполученныхавторомсертифицированныхданныхизмерительныхподтверждаетсяприборов,11использованием проверенных способов измерения параметров и методикпроведения экспериментов.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
