1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Вулканическая деятельность такого типа наблюдается на южной оконечности озера Солтон-Си, в районе Обсидиан Вате. В работе [Ц приведен сравнительный термодинамический анализ схемы полного потока и схем с центробежным сепаратором и с вторичным теплоносителем. Авторы приходят к следующим выводам, Поскольку полный коэффициент полезного действия любой турбины равен -70%, схема полного потока является наиболее эффективной. В табл.
6.2 представлены ожидаемые значения производимой мощности на квадратный фут (;О, с мз) сечения скважины. Коэффициент полезного действия системы определяется в табл. 6.2, как отношение производимой электрической мощности к мощности, которую можно извлечь из продуктов скважины. Таким образом, для данной скважины в схеме полного потока ожидаемая мощность на 60есе выше, чем в каждой из двух других схем. Зто увеличение мощности обусловлено тем, что в схеме полного потока используется вся массовая скорость потока, и, следовательно, эффективность преобразования тепловой энергии в кинетическую вы- Твбпнца 6.2 Ожидаемые значения производимой мощности [1) 312 Гпавв б Получение лнвргии иа горячих гвотврмапьных растворов 313 ше.
В схеме с центробежным сепаратором лишь 29ь~ь массы потока ис- пользуется в виде пара в турбине; остальная часть сбрасывается в виде горячего раствора с температуроИ 170 С. В схеме с вторичным теплоносителем при оптимальном коэффициенте полезного действия весь раствор сбрасывается при температуре 149 С. Закачка горячего раствора обратно в систему возможна в любой схеме, так что часть неиспользованной энергии возвращается в бассейн.
Системы турбин Существует большое разнообразие типов турбин, но все они обычно подразделяются на два класса. Активная турбина преобразует тепловую энергию в кинетическую при падении давления лишь в сопле. Кинетическая энергия жидкости затем преобразуется в энергию вращательного движения, когда поток направляют на какой-либо тип лопаток на колесе турбины. Давление во вращающихся узлах турбины почти не изменяется. Реактивная турбина, обычно используемая для преобразования энергии газов высокого давления, приводится в действие расширяющимся газом, проходящим чрез вращающиеся лопатки, и это расширение сопровождается падением давления.
Чтобы предотвратить перетекание газа, зазоры между лопатками и корпусом (или статором) должны быть очень малыми. Следовательно, существуют два способа преобразования энергии в системе полного потока. Первый †' расширение двухфазной смеси в сопле с тем, чтобы получить высокоскоростные струи, которые используются затем для приведения в деИствие активноИ турбины. При этом падение давления целиком происходит в сопле. Второй — расширение двухфазной смеси в реактивной турбине, где происходит как изменение скорости, так и падение давления.
Осевые реактивные турбины имеют более высокий к.п.д., работают обычно при более высоких скоростях, имеют несколько ступеней и, как правило, сложнее, поскольку для обеспечения заданного давления на ступени зазоры должны быть очень малыми. Нельзя, однако, ожидать, что многоступенчатые турбины будут надежными в работе, когда они непосредственно приводятся в действие смесью пара, геотермального раствора с кремнеземом, возможно, песком и другими посторонними примесями. Из-за этого свойства рабочей жидкости турбина должна быть простоИ и легко обслуживаемой. Поэтому активная турбина оказыаа- / Ф и г. б.
10. схемы активных турбин япя системы попного потока [1). а — раливпьная турбина; б — твнгвниивпьнвя турбина. ется наиболее подходящей. Самой распространенной активной турбиной является осевая активная турбина, в которую жидкость поступает через серию сопел, расположенных по окружности колеса.
Максимальный к.п.д, как одноступенчатых, так и многоступенчатых турбин составляет -88ьы Трение на лопатках, утечки за лопатками, турбулентность и рассеяние струи будут понижать к.п.д. турбины. Кроме того, могут возникать большие осевые силы, и подавление вибраций всегда является важной задачей при создании осевых турбин. Радиальные и тангенциальные активные турбины (фиг.
6. 10) являются самыми перспективными для подобного применения. Радиальная турбина (фиг. 6.10,а) аналогична гидравлическоИ турбине Френсиса, за исключением того, что в ней вместо входных направляющих лопаток применяются сопла. При правильном выборе углов на входе и вы- 314 Г паев 6 Попучвние энергии из горячих геотермапьных растворов 316 ходе рабочего колеса жидкость будет входить в турбину радиально без тангенциальной составляющей скорости (завихрений). В принпипе к.п.д.
лопаток в данных условиях может достигать 1ОО«/ . Зто, однако, маловероятно, так как будут иметь место потери, обусловленные турбулентностью, и могут понадобиться такие углы установки лопаток, которые сообщают жидкости на выходе из сопла некоторое завихрение. Радиальные активные турбины обладают следующими преимуществами: высокий к.п.д., малые вентиляционные потери, возможность выбора угла установки сопла, небольшие потери от рассеяния струи и минимальная вибрация. Вибрации незначительны, так как сопло расположено в плоскости колеса и осевое усилие мало. Тангенциальные турбины (фиг. 6.10,б) имеют прообразом колесо Пелтона. Хотя оно использовалось только как гидравлическая турбина, не существует серьезных возражений против его использования для работы с двухфазной жидкостью.
Это устройство может иметь к.п.д. до 95% в зависимости от угла наклона лопаток и угла на выходе. Конечно, может оказаться важным трение на лопатках, но основные потери (и недостатки) будут, вероятно, обусловлены зффектом вентилирования и рассеянием струи, так как сопла должны размещаться на некотором расстоянии от лопаток. К основным преимуществам турбин зтого типа следует отнести высокую эффективность, простоту изготовления (и, следовательно, низкую стоимость),малую вероятяость вибрации и простоту замены и восстановления лопастей. Последнее может быть особенно важным в связи с высокой коррозионной активностью рабочей жидкости. Обычно гидравлические устройства таких типов обладают к.п.д. рабочего колеса более 90«/, Из-за' отсутствия данных для режима работы с двухфазной жидкостью невозможно оценить к.п.д.
при таких рабочих условиях. Тем не менее нет Оущественных причин для больших различий в к.п.д., и вполне вероятно, что турбина с двухфазным полным потоком будет иметь к.п.д. 90/. Орин из возможных проектов Для обсуждения проблемы проектирования рассмотрим одну из возможных систем. Следует иметь в виду, что данный пример приводится с чисто иллюстративной целью и система не обязательно будет оптимальной. На фиг. 6.11 показана установка с радиальной турбиной. Так как площадь струи в 17 раз больше площади входа в турбину, то необходимо несколько сопел и(или) колес. В рассматриваемой сис- яскауяхдаееа .«-деда, Т дд 'С Расхед духана ггуухеуеу/думе аюьюмяве да ав ае геддгда 'Т-ггдад дхаааданпам деда, Т«ФУ "С Раствор лаяачи/аемме д, скйгмеьу, Т ед 'С Ф и г.
6.11. Схема системы полного потока [1). 1 — генератор переменного токе; 2 — моднфнцяровгхчныа барометрические конде«сетера 3 — рвдиапьные турбины: диаметр 2,0Т м, окружная скорость 3600 обгьмн, 6 сатен на рабочее,копесо, выход 44 мВт10,1 маг 4 — пцаовод инжектор: б — сопка. теме один генератор приводится в движение двумя турбинами с шестью соплами на каждое колесо. Рабочие колеса турбины имеют диаметр 2,07 м, вращаются со скоростью 3600 об/мин, содержат по девять лопаток, расположенных с одинаковым шагом, и (при принятом к.п.д.
турбины 90%) производят 44 МВт злектрознергии при сечении скважины О,1 мв. Следовательно, для обеспечения такого знергетического выхода требуются две скважины диаметром 244 мм с производительностью - 113,5 кг/с каждая. Рассматриваемая система невелика по сравнению с обычными гидравлическими установками, но окружная скорость колеса гораздо больше обычной и приводит к высокому уровню напрнжений (345— 480 МПн) для стального колеса. Напряжения линейно понижаются с уменьшением плотности для более легких материалов, однако может оказаться более целесообразным применение других способов снижения окружной скорости колеса: уменьшение массового расхода, уменьшение угла установки сопла, применение ступенчатого изменения давления. Двухступенчатое устройство, например, в достаточной степени уменьшает окружную скорость, так что напряжение составляет 40'„' от его прежнего значения, но система становится более сложной и глава и к.п.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
