1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (811202), страница 8
Текст из файла (страница 8)
интерес к ОТЭС вновь всколыхнулся после публика- ции отцом и сыном Андерсонами результатов расчетов плавучей станции, работающей на пропане по замкнутому циклу, показав- ших, что уровень развития техники уже принципиально позволяет получать таким образом электроэнергию по цене, даже более низ- кой, чем отпускные цены тепловых станций [51). В 1979 г. компанией «Локхид оушен системз дивижн» (дочер- нее предприятие военного концерна «Локхид») был испытан крупномасштабный макет плавучей ОТЭС, который известен в ли- тературе под названием мини-ОТЭС мощностью 50 кВт.
Для на- турнгях испытаний компанией «Диллингем» была переоборудо- вана 270-тонная баржа, на которой была размещена энергетиче- ская система, разработанная совместно университетом штата Гавайи (США), компаниями «Альфа-Лаваль» (Швеция) и самой «Локхид». Баржа была установлена примерно в 2 км от м. Кихол (Гавайские острова) с помощью якоря — бетонного блока массой около 23 т, опущенного на глубину 900 м. Пары сжиженного ам- миака нагревались в теплообменннке до температуры 26'С, а ох- лаждающая вода температурой 4,4'С подавалась с глубины 670 и по трубопроводу диал|ехром примерно 600 мм, который од- ним концом крепился к якорю, а другим — к швартовной бочке, заменяя таким образом якорный трос.
Верхний конец трубопро- вода резиновым шлангом длиной 60 м соедннялся с емкостью в средней части баржи, откуда холодная вода поступала в холо- дильник. Расход холодной воды составлял примерно 1! мл/мин. Станция-макет была оснащена приборами для контроля работы всех систем, потреблявшими практически всю производившуюся электроэнергию [45, 521. Осенью !980 г. в 30 км от Коуп Каст (Гавайские острова) были проведены испытания агре~ага ОТЭС-1, созданного спе- циалистами компании Т(х% (США). Целью испытаний было ис- ледовать в натурных условиях работу тевлообменных аппаратов, пРедставлявших собой кожухотрубные конструкции длиной 15 и диаметром 3 м из углеродистой стали, с установленной в них системой теплообменных трубок из титана (около 6000 трубок дли- ной 12,6 м, внешним диаметром 2,54 см с толщиной стенок около со я со о Ф Ф Ф с н 0,7 мм), Теплообменники были рассчитаны на получение электрической мощности 1 МВт, но вместо турбины между нагревателем и конденсатором был установлен редуцирующий клапан— эквивалент механической нагрузки.
Внутрь трубок подавались нагретая и холодная вода, кожух частично заполнялся аммиаком. Испаритель (нагреватель) отличался от конденсатора (холодильника) тем, что на его трубки было нанесено специальное покрытие для улучшения теплообмсна. Общая длина трубок испарителя составляла примерно !40 км, Энергетическая установка ОТЭС-1 была смонтирована на переоборудованном для испытаний компанией «Глобал марин девелопмент» танкере «Чепачет» с турбоэлектрической двигательной установкой с таким расчетом, чтобы по прибытии на место испытаний использовать последнюю для обеспечения энергией насосов для забора холодной воды и другого оборудования. Перестройке подверглись в основном носовые и кормовые части танкера, где в помещениях, образовавшихся после снятия переборок, и разместились теплообменннки. В средней части днища был смонтирован карданный подвес для крепления трубопровода для забора холодной воды, устроенного таким образом, чтобы в случае необходимости (из-за плохих погодных условии, например) судно могло отсоединиться от трубопровода и уйти в защищенное место (рис.
2.1). За 3 мес до окончания постройки (переоборудования) судна на Гавайях было начато сооружение трубопровода длиной 700 м с эффективным диаметром 1,5 м. Он сваривался из 27-метровых отрезков полиэтиленовых труб диаметром 1 м в три нитки, соединенные бандажами. К верхнему концу трубопровода было прикреплено плавучее кольцо для поддержания его в вертикальном состоянии в толще воды. Масса трубопровода составила 450 т, и для его спуска на воду пришлось изготовить специальную тележку (платформу), которую установили на рельсовом пути, проложенном прямо до воды, Для закрепления трубопровода на морском дне потребовалось почти 50 т балласта. На трубопроводе был установлен буй для его обозначения и подключения к судну, система датчиков линейных перемещений, позволявшая изучать поведение его в процессе эксплуатации.
На буксировку, установку. и подключение трубопровода к карданову подвесу судна понадобилось 3 дня. Насосы для подъема холодной воды начали работать 13 декабря !980 г., 22 декабря началась подача теплой воды, а 31 декабря началось испарение аммиака. Испытания продолжались до 15 апреля 1981 г. За 3 мес. было проведено 95 экспериментов по испытанию испарителя общей продолжительностью 370 ч. Замеренная величина теплопередачи оказалась весьма близкой к расчетной (2800 Вт м-» К-'), а падение давления со стороны конденсатора даже па 10 % болыпе, чем расчетная величина 17 кПа. Кроме теплообмена в нагревателе и конденсаторе исследовались также биологическое обрастание и коррозия элементов о на оо с н оо оа о ! « о я» он о о но он с оо ан он оо и а'с н о Ъ яо о Но а ~ й н о анс оно «о'с' с о во с о он й Я о о о с Ыо о ! о..
Д но о оо о он о он оа о о ! 1 о установки. Для предотвращения обрастания, в частности, каждые 24 ч в магистрали холодной и теплой воды в течение часа подавался хлор в концентрации 0,4 мг/л. Кроме того, в испаритель и конденсатор запускались шарики из губчатой резины с таким расчетом, что через каждую трубку теплообменника такой шарик проходил каждые 15 мин. В течение 35 дн. использовались и шарики и хлорпрование, 30 дн. применялось одно хлорирование. Хлор получали электролптическнм способом прямо нз морской воды на установке сгХлоропакзз.
Испытания дали обнадеживающие результаты по всем показателям работы ОТЭС-1 145, ?81. Более пяти лет действует японская опытная О'1'ЭС мощностью !00 кВт на о. Науру в экваториальной части Тихого океана. Станция работает по замкнутому циклу на хладоне Р22, имеет двухступенчатую турбину, на вход которой поступает 74 т?ч пара хладона при температуре 24,8 'С. Перепад давлений между. испарнтелем и конденсатором составляет 0,3 МПа (на выходе нспарителя 1,04 МПа). Центробежные насосы подают в теплообменные аппараты станции !450 т)ч теплой морской воды при температуре 29,8'С и 1410 т(ч холодной воды температурой ?,9'С с глубины 580 и по полиэтиленовому трубопроводу внутренним диаметром 750 мм и длиной 932 м и соединенному с ним отрезку хлорвинилового трубопровода диаметром 732 мм и длиной 161 м. Общая длина трубопровода 1093 м, толгцина стенок 30 (первый участок) и 21 мм (второй участок).
Угол наклона в зоне установки станции составляет 45'. Все сооружения размещены на суше. На станции достигнута максимальная мощность 120 кВт (в сеть о. Науру при этом поступает примерно 30 кВт, а около 90 кВт расходуется на собственные нужды), Станция предназначена для изучения всех аспектов преобразования тепловой энерппу и демонстрирует возможность эксплуатации такого источника энергии. Правительство Республики Науру серьезно рассматривает возможность перехода к использованию возобновляемых источников энергии. Здесь приведены сведения лишь о части значительных работ, проведенных к настоящему времени но программам преобразования тепловой энергии океана.
Эти работы активно ведутся в США, Японии, Франции и других европейских государствах, объединенных программами «Евроокеан» '. Достаточно сказать, что на исследования и разработки к настоящему моменту затрачено не менее 1 млрд. фр. (США — 800 млнн Япония — 50 млн., Франция— 8 млн.) только государственных средств.
В последние годы к этим работам активно подключилась наша страна. * Эти программы предусматривают изучение и других видов океанских источников энергии. $2.2. Основные принципиальные схемы ОТЭС Для преобразования энергии перепада температур в оксане в настояуцее время предложено несколько типов устройств. Наибольший объем исследований ведется по разработке систем, действующих по двухконтурнои схеме с промежуточным рабочим телом на основе термодинамического цикла Ренкина, устройств, выполненных по одноконтурной схеме и работающих непосредственно на морской воде (открытый цикл Клода). К основным на Тг Тсг Рис. 2.2.
Схема термальиой устаиовки, работаюгцей ио замкнутому циклу. à — насос теолар ватты; у — испаритель;  — насос асушнтели парообразиого рабачега тела; 4 — осушнтель:  — турбина с злентрогенератаран; и — вонлснсатор; 7— насос ллв забора лололнон волы,  — насос лли иолачн рабочего тела Рис. 2.3. Термодииамический цикл ОТЭС (цикл Реикииа) 41 сегодняшний день (имеются в виду промышленно разрабатываемые установки) можно причислить н устройства, работающие по одноконтурной схеме, но нагруженные на обычную гидравлическую турбину (цикл Флетковича). Далее следует целый ряд модификаций схем тепловых машин, использующих кроме того и другие перепады температур (воздух — вода, точнее атмосфера— гидросфера, гпдросфера — литосфера), а также системы для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую (на них мы остановимся в следующей главе).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
