Диссертация (1025173), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Предварительный отвод тепла на более высокомтемпературномуровнеможетпозволитьуменьшить«потери»во фреоновых контурах и, соответственно, повысить эффективностьожижительной установки.Принципиальнаясхемапредлагаемойустановкипредставленана Рис. 3.15. В цикл входит трехпоточный теплообменник №2, которыйпомимо потоков фреонов R22 и R23 включает в себя поток природногогаза. Цикл был проанализирован в соответствии с методикой энтропийностатистического анализа, предложенной в главе 2. Результаты расчетапараметровхарактерныхточек1-13дроссель-эжекторногоциклас каскадным охлаждением сведены в Таблицу 18.Таблица 18Давление P,ТемператураЭнтальпия i,Энтропия s,МПаT, KкДж/кгкДж/кг К122300-48548,181222274,2-49517,8443122238-50967,2773222203,2-52316,665422189,1-52826,40251,15154,1-52587,00061,15154,1-54235,93470,38134,6-54235,98580,38134,6-54995,417Точки136Таблица 18 (продолжение)90,38134,6-50378,851101,15154,1-50238,525111,15198-49119,17121,15290-470010,02131,15300-467610,12Результатыпроведенногоанализав Таблице 19 приложения (столбец 8).установкипредставленыРаспределение затрат энергиипо элементам установки схематически изображено на Рис.
5.4.Как наглядно видно из рисунка, затраты на производство энтропиив контуре природного газа в предложной схеме с каскадным охлаждениемостаются без изменений.ВфреоновомконтуреR22снижаютсязатратывконцевомхолодильнике (в 2 раза), в дросселе (на 15%) и в компрессоре (на 12%).В то же время энергетические «потери» в испарителе увеличиваются в 2,8раза, так как фреон R22 охлаждает не только поток R23, но и потокприродного газа. Суммарные «потери» энергии в фреоновом контуре R22при этом остаются близки к потерям фреонового контура R22 в установкес предварительным охлаждением до -70°С (установка в Первоуральске).Основной выигрыш в расходуемой на производство энтропии работепроисходит в фреоновом контуре R23. Благодаря тому, что фреонв контуре R22 предварительно частично охлаждает природный газ,минимальная работа охлаждения, приходящаяся на контур R23, снижаетсяна 34%.
В связи с этим значительно уменьшаются энергетические «потери»в испарителе (на 72%) и на сжатие в компрессоре (на 38%). Вследствиеэтого суммарные энергетически затраты в контуре R23 уменьшаютсяна 38%. Это ведет к сокращению общих затрат всей установки на 5,5%.Термодинамическаястепеньсовершенстваустановкискаскаднымохлаждением равна 0,341, что соответственно на 5,5% выше, чемв установке с предварительным охлаждением до -70°С.137Рис.
5.4. Схематическое изображение распределения затрат энергии по элементам установки, работающей по дроссельэжекторному типу с каскадным циклом предварительного охлаждения (пунктирной линией показано распределениезатрат в цикле с предварительным охлаждением до -70°С)138Выводы по главеРасхождение расчетных и экспериментальных данных по узламустановкисдроссельно-эжекторнымцикломипредварительнымохлаждением на температурном уровне -70°С составляет не более 4%, чтоеще раз подтверждает, что предложенная методика применения энтропийностатистического анализа может быть успешно использована для расчетараспределения энергетических «потерь» в установке.На основании анализа, проведенного по предложенной методике,разработан усовершенствованный цикл с дроссель-эжектором и каскаднымохлаждением.
Реализация этого цикла позволяет уменьшить удельныезатраты электроэнергии до 0,478 кВт ч/кг СПГ и достичь степенитермодинамического совершенства 0,341.139ВЫВОДЫНа основе энтропийно-статистического подхода впервые разработанаметодика анализа малотоннажных установок сжижения природного газа.На основании предложенной методики выполнено исследование установоксжиженияприродногогаза,работающихпо7различнымтермодинамическим циклам.Применение разработанной методики позволило:− выявить узлы с максимальными потерями энергии в исследованныхустановках;− показать распределение «потерь»энергии по узлам установоксжижения природного газа;− предложить новый цикл с дроссель-эжектором и каскаднымохлаждением.Выявлено, что совершенствование дроссельного узла путем замены егона дроссель-эжектор повышает эффективность обычного дроссельногоцикла на 3%.Термодинамические расчеты показали, что применение внешнегоазотного цикла в исследованных установках для целей сжиженияприродного газа эффективнее циклов высокого давления.Результатыпо разработаннойсравненияметодике,расчетныхпоказалиданных,хорошееполученныхсогласованиес экспериментальными данными, полученными на двух промышленныхустановкахсжиженияприродногогаза.Расхождениеэнергетических «потерь» по узлам установок не превысило 5%.значений140СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ1.
Акулов, Л.А. Установки и системы низкотемпературной техники.Ожижениеприродногогазаиутилизацияхолодасжиженногоприродного газа при его регазификации / Л.А.Акулов. − С.-П.: ГУНиПТ,2006. − 176 с.2. Архаров, А.М. И еще раз об энтропии и задаче определения реальных(действительных)величинэнергетическихпотерьвследствиенеобратимости / А.М.Архаров, В.В.Сычев // Холодильная техника. −2007. − № 4. − С. 8-13.3. Архаров,А.М.Криогенныесистемы./А.М.Архаров.−М.:Машиностроение, 1996. − 2 т.4. Архаров, А.М.
О едином термодинамическом пространстве, теплоте,холоде, эксергии и энтропии, как о базовых понятиях инженернойкриологии / А.М.Архаров // Холодильная техника. − 2009. − №6. − С. 3439.5. Архаров, А.М. Основы криологии. Энтропийно-статистический анализнизкотемпературных систем. / А.М.Архаров. − М.: МГТУ им. Баумана,2014. − 507 с.6.
Архаров, А.М. Основы энтропийно-статистического анализа реальныхэнергетических потерь в низкотемпературных и высокотемпературныхмашинах и установках / А.М.Архаров, В.В.Сычев // Холодильнаятехника. − 2005. − № 12. − С. 14-23.7. Архаров, А.М. Почему эксергетический вариант термодинамическогоанализа не рационален для исследования основных низкотемпературныхсистем / А.М.Архаров // Холодильная техника. − 2011. − №10.1418. Архаров,А.М.Холодильнаяикриогеннаятехника,системыкондиционирования и жизнеобеспечения / А.М.Архаров, В.В.Сычев,И.А.Архаров. // Вестник МГТУ им.
Н.Э.Баумана, спецвыпуск. − 2008.9. Бармин, И.В. Сжиженный природный газ: вчера, сегодня, завтра /И.В.Бармин, И.Д.Кунис; под ред. А.М.Архарова. − М.: МГТУ им.Баумана, 2009. − 256 с.10. Батунер, Л.M. Математические методы в химической технике /Л.M.Батунер, М.Е.Позин. − Л.: Химия, 1968. − 823 с.11. Бродянский, В.М. Эксергетический метод и его приложения /В.М.Бродянский, В.Фратшер, К.Михалек; под ред. В.М.Бродянского. −М.: Энергоатомиздат, 1988. − 288 с.12. Горбачев, С.П. ЭффективностьАГНКС/С.П.Горбачев//технологий производства СПГ наАвтогазозаправочныйкомплекс+альтернативное топливо.
− 2005. − № 2. − С. 42-45.13. ГОСТ 30319.1-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств.Определение физических свойств природного газа, его компонентов ипродуктов переработки. − М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. −21 с.14. Гохштейн, Д.П.
Применение метода вычитания к анализу работыэнергоустановок / Д.П.Гохштейн, Г.П.Верхивкер. − Киев: Вищ. Шк.,1985. − 81 с.15. Гохштейн, Д.П. Современные методы термодинамического анализаэнергетических установок / Д.П.Гохштейн. − М.: Энергия, 1969. − 368 с.16. Гохштейн, Д.П. Энтропийный метод расчета энергетических потерь /Д.П.Гохштейн. − М.; Л.: Госэнергоиздат, 1951. − 109 с.17. Дубковский,В.А.Рациональныепроцессы,циклыисхемыэнергоустановок / В.А.Дубковский. − М.: Наука и Техника, 2003.
− 224 с.14218. Калашников, О.В. Развитие «машинной термодинамики» углеводородов/ О.В.Калашников // Технические газы. − 2009. − № 5. − С. 15-20.19. Ключарев, O. Будущее альтернативного топлива наступает сегодня /О.Ключарев.// Автогазозаправочный комплекс + альтернативноетопливо. − 2004. − № 4(16). − С.
50-53.20. Краковский, Б.Д. Выбор схемы ожижителя природного газа / Б.Д.Краковский, О.М.Попов, В.Н.Удут // Холодильная техника. − 1999. −№ 9. − С. 26-27.21. Кузьменко, И.Ф. Тенденции развития установок сжиженного природногогазасреднейпроизводительностидляраспределительногогазоснабжения / И.Ф.Кузьменко // Автогазозаправочный комплекс +альтернативное топливо. − 2008. − № 4 (40). − С. 49-55.22. Малков, М.П.
Справочник по физико-техническим основам криогеники /М.П. Малков. − М.: Энергоатомиздат, 1985. − 431 с.23. Малотоннажное производство и применение СПГ − сжиженногоприродного газа (метана) для беструбопроводного газоснабжения и вкачестве моторного топлива для наземных транспортных средств.Технико-инвестиционные показатели установок: отчет-справочник. −С.-П.: ООО Прима-Химмаш, 2014. − 63 с.24. Мартыновский, В.С. Анализ действительных термодинамических циклов/ В.С.Мартыновский. − М.: Энергия, 1972. − 216 с.25.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
