1598005429-afd80cdf49ba7e5f6ece6b974d8fd3c4 (811213), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Дело в том, что давление водяного пара, получаемого при невысокой температуре и условиях частичного вакуума, зшлб. Чтобьз сиять сколько-нибудь заз1етную мощность, турбина должна иметь большие размеры. С этим затруднением Клоду и Ьузперо удалось справиться вполне удовлетворительно. Однако при первых я;е испытаниях обнаружилась неожиданность. При нагреве из морской воды в большом количестве выделялся растворенный в ней воздух, что повышало давление в системе и нарушало процесо з кпенпи. Для поддерзкания достаточного разре'ке~ия з истему приходилось непрерывно откачивать, на что требовалась дополнительная мощность. В результате уменьшался п без того небольшой 1П1Д установки.
С этой проблемой изобретателям не удалось справиться. Были и другие проблемы. Поэтому в последующие годы основное внимание ученых и инженеров обращачось на разработку тепловых преобразователей с замкнутым циклом. Итог их усилий — действующие ныне системы ОТЕС. Но теперь, спустя более полувека, внимание снова привлечено к открытому циклу. «Открытый цикл вызывает , огромный интерес. Он устраняет все проблемы, касающиеся обращения с аммиаком, фреоном и т.
и. Пресная вода вырабатывается в качестве побочной продукции»',— считают американские специалисты. В США разрабатывается океанская энергетическая установка, которая одновременно с производством электроэнергии будет давать пресную воду — один из самых ценных в наше время продуктов, особенно в жарких и индустриальных странах, где все острее ощущается ее недостаток. Но остаются нерешенные проблемы, в частности создание больитих низконапорных турбин и удаление нз системы преобразователя выделягощегося из морской воды воздуха. Ближайшей задачей считается найти такой способ удаления воздуха, чтобы на него затрачивалось не более 10 % вырабатываемой энергии. Для ее решения в схему энергетической установки включается деаэратор — ка- з И электростанция, н оиреоннтель воды.
— За рубежом, 1984, М 28 (1253), с. 21. мера, в которой морская вода будет дегазироваться перед поступлением в нагреватель. Теоретически оба вида преобразователей — с открытым н закрытым циклом — имеют близкие и одинаково малые коэффициенты полезного действия. Примем температуру нагревателя Т,=273+25=298 К, температуру холодильника Те=273+5=278 К. Согласно формуле Карно КПД будет равен тк =-=(Т, — Тз)/7;=-(298 — 278) 1298=0,067, или 6,7 %, Получеяная цифра еще недавно считалась близкой к теоретическому пределу КПД для океанской тепловой машины прн принятых значениях теьшературы нагревателя и холодильника (как и для любой другой), Но не.
давно было показано ', что из-за специфических особенностей преобразования энергии тепла в океане теоретический КНД теплового цикла в этом случае следует оценивать по формуле ы ( Т1 7 3) ' ( Т1+ Тз) ' При малом значении разности температур пТ=Т,— Т, КПД океанской тепловой машины может быть вдвое меньше теоретического значения, вычисленного по формуле Карно, т. е. т„=1/2 тк. Поправка весьма существенная. Фактически КПД преобразоьателя в любом случае будет еще меньше из-за неизбежных потерь в теплообменннках, насосах, трубопроводах н др. Величина потерь будет зависеть от степени совершенства конструкции тепловой мапшны.
Для преобразователей с замкнутым циклом реальным считается получение КПД в пределах до 2 — 3 %. Эти цифры близки к КПД отвергнутого паровоза. Но оп си1игал драгоценное топливо, а здесь энергия вырабатывается за счет дарового тепла океана, топлива не требуется. Интересно отметить переоценку значения малых цифр КПД, происшедшу1о за последние полвека. Пятьдесят лет назад теоретическое значение КПД около т % считалось з Сыи ХХззии А. К. Анализ условий мзксшиззыии о исиользозапяя знзргзя воды з океанских ТЗС. — В кн.: Комплексные проблемы знзрготехнозогического исиозьзозания моРской воды: мзтеииаиы 4-й Всесоюз, конф, «Лробзеиы научных исследований и области изучения и освоения Мирового океании Владивосток; ДВ1111, 1ойэ, с, НС вЂ” 118, 127 ничтожным и едва ли заслуживающим внимания.
В наше же время строятся мощные океанские энергоцентрали с КПД примерно в половину этой величины. Существенного улучшения КПД можно ожидать только при использовании в океанских тепловых энергоцентралях большего перепада температуры между нагревателем и холодильником. Принципиально такая возмоя<ность имеется. В разных районах па дпе океана обнаружены места, где разность температуры воды значитольно провышает принятые для расчета 20 'С. Например, в термальных впадинах па дно Красного моря температура воды достигает 60 С, к тому же она ежегодно несколько повышается. А на дпе Тихого океана бьют гпдротермальные источники с температурой более 350 'С, как в котле вполне современной ТЭ1~ высокого давлеяия.
Вблизг. от этих горячих источников имеется вода с низкой температурой, пригодная для холодильника. Прн использовании такой воды возможно получение КПД океанской установки, как у лучших наземных ТЭЦ высокого давления. Однако применение горячих гидротермальных вод для выработки электрической энергии потребует особой технологии. СИСТЕМЫ ОТЕС В августе 1979 г. вблизи Гавайских островов начала работать теплоэнергетнческая установка мини-ОТЕС. Пробная эксплуатация установки в теченне трех с половиной месяцев показала ее достаточную надежность. При непрерывной круглосуточной работе не было срывов, если но считать мелких техничоских неполадок, обычно возникающих при испытаниях л1обых новых установок.
Ее полная мощность составляла в среднем 48,7 кВт, максимальная — 53 кВт; 12 кВт (максимум 15) установка отдавала во внешнюзо сеть на полезную нагрузку, точнее — на зарядку аккумуляторов. Остальная вырабатываомая мощность Расходовалась па собственные нужды установки. В их число входят затраты энергии па работу трех насосов, потери в двух теплообменниках, турбине и в генераторе электрической энергии, Три насоса потребовались яз следующего расчета: один — для подачи теплой воды из океана, второй — для подкачки холодной воды с глубины около 700 м, третий— для перекачки вторичной Рабочей жидкости внутри самой системы, т.
е. из ко|щенсатора в испаритоль. В качестве вторичной рабочей жидкости прпменяотся амзшак. етстановка мйни-ОТЕС смонтиРована на барже. По; ее днищем помещен длинный трубопровод длп забора холодной воды, Трубопроводом служит полиэтиленовая труба длиной 700 и с внутренним диаметром 50 см, Труба сваривалась на берегу из 58 секций. Выбор полиэтилена связан с том, что оп как будто не подвержен обрастанию и, следовательно корр ~лип (создание 700-метрового трубопровода было самым трудным делом). Трубопровод прикреплен к днищу судна с помощью особого затвора, позволяющего в случае иообходпмостп ого быстрое отсоединение.
Полиэтиленовая труба одновременно используется и для заякоривания системы труба — судно. Оригинальность подобного решения не вызывасч сомнений, поскольку якорные постановки для разрабатываемых ныне более мощных спетом ОТЕС являются весьма серьезной проблемой. Впервые в истории техники установка мини-ОХЕС смогла отдать во впешпзою нагрузку полезную мощность, одновременно покрыв и собственные нужды. Опыт, полученный прп эксплуатации мини-ОТЕС, позволил быстро построить более мощную теплоэнергетическую установку ОТЕС-1 и приступить к проектированию еще боле~ мощных систем подобного типа. ОТЕС-1 — плавучая лаборатория: как и мпнп-ОТЕС, она не предназначена для коммерческой выработки электрической энергии, хотя ее мощность достигает 1 МВг, т.
е. в 20 раз больше, чем у мини-ОТЕС. В качестве вторичного рабочего тела в ОГЕС-1 такнзе применяется аммиак. Питательный насос забирает воду из поверхностного слоя океана с температурой 27 'С и прогоняет ее через нагреватель аммиака, состоящий из 6304 титановых трубок диаметром 2 см. Это — паровой котел установки. Аммиак распыляется в теплых трубках и вскипаег. Пар аммиака идет в турбину в вращает ее, а оттуда, совершив работу, поступает в конденсатор — холодильник.
Конденсатор таплое сделан пз тонких трубок, охлаждаемых водой с температурой немного более 4 'С. Там пары аммиака ковденспруются и превращаются снова в лтедкость, перекачнваепую обратно и нспарптель. Общая длина трубок в двух теплообменнпках (испаритоле и конденсаторе) составляет 140 км. Под установку ОТЕС-1 переоборудован тапкор с турбоэлектрическим приводом. Электрическая силовая установка танкера позволяет с удобством использовать ее энергетические ресурсы во время проведения различных 129 эйспериментов для привода насосов и других целей На отой установке предполагается проверить некоторып эксплуатационные характеристики ОТЕС, чтобы в даль-' нейшем их можно было использовать при создании опьгтного образца. Число вопросов, подлежащих изучению, достаточно велико.
К нпм относятся, яапркмер, следугощпе. Какого типа теплообмепппки будут оггтг(рга(гг пь(мп и из какого маториала пх слодует делать? Тнтап — дорог, нельзя ли его заменить на алгомвппй плп что-опоудь другое? Как оыстр( будут развпватгся морскио организмыобрастатели в теплообпенпиках и в других частях системы и как с ними бороться? Как повлияют на состояние окружающей морской среды мощные установки такого типа? Как лучше выполнить трубопровод для подъема хотодпой воды? Последний вопрос становится традиционным для конструкторов всех установок ОТЕС.
Для ОТЕС-1 оп был решен в пользу применения трех параллельных полиэтиленовых труб диаметром 1 м каждая, длиной по 900 м. Трубы были доставлены на Гавайские острова секциями длиной по 27 м и сварены на берегу. Потом все тря трубы были связаны вместе и уложеньг на тележки, установленные на специальном Рельсовом путя, спускающемся прямо в океан. Суммарная масса труоопровода достигла 450 т, укладка его па тележки бь(ла выполнена с ггоугггщг го лебедки. Для закрепления пил«него конца трубопровода вблизи дна потребовалось 50 т балласта.
А для ггоддержания трубопровода в вертикальном положении его верхний конец окрухген плавучим кольцом, имеющим буй, к которопу прикреплен прочный конец; с его помощью трубопровод можно несколько перемещать. Такой способ крепления верхнего конца трубы к днищу судна позволил очень быстро (за 2 часа) произвести постановку трубы в океане. Так же просто происходит п разъединение трубопровода холодной воды с судном, если возникаег сильное волнение или по какой-либо другой причине. Конструкторы установки ОТЕС-1 ввели между трубопроводом холодной воды и судном новую деталго которая сделала всю систему более надежной. 1'ечь идет о карданноп подвесе трубы к судну. При наличии кардана судно может произвольно качаться на волнах при относительно малоподвижном длинном трубопроводе, если волны не слишком велики (не более 2 м). Л если волнение увеличивается, судно отцеш(яется от трубы и уходит в укрытие, Рвс.
29. Одвв из'вариантов стан- ции ОТЕС из мощвость в сотни ~~=-и .~~=.'~' )= — ==г"гб«Г ( мегаватт г — платформа, р — труба лолояяой в поды, « — явора«я система — У,=::=— Защелка для быстро 'о разьединения судна с трубой была опробована еще в системе мини-ОТЕС. Применением карданного подвеса трубы и защелки ~ ( решился старый спор судна с трубой, начавшийся еще прп Клоде.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
