Паровичный спекающийся

Большой интерес представляют проведенные в СССР исследования комбинированных фототепловых гелиоэнергетических установок, в которых теплота, отводимая от фотоэлектрического преобразователя, используется в паротурбинном преобразователе с фреоном в качестве рабочего тела. В случае применения кремневых фотоэлементов термический КПД паротурбинного преобразователя составляет 7 •%, а при использовании высокотемпературных фотоэлементов, например из арсенида галлия, можно при тех же условиях повысить r\t паротурбинного преобразователя до 30 % [25].

Достоверность представленных выше целевых функций математических моделей первого уровня может быть определена только при сопоставлении полученных на их основе расчетных результатов и данных натурных испытаний ПТУ с ДФС. Для этой цели используем, например, данные стендовых испытаний паротурбинного преобразователя для космической энергетической установки мощностью 1,3 кВт [118, 138]. В этом преобразователе применена одноступенчатая турбина, а в остальном его структурно-поточная схема аналогична изображенной на рис. 2.2. Значения термодинамических параметров ДФС в узловых точках циклов представлены в [138] (см. рис. 9.1) и равны: Tt — 643 К, Ts = = 373 К, Т 12 = 303 К, р4- = 34СО Па. Полученная с использова-

паротурбинного преобразователя и пароэжекторной холодильной машины (рис. 10.1 и 10.2). На схемах приняты следующие обозначения элементов: ПГ — парогенератор; Т —• турбина; Р — регенератор; РФ — рефрижератор; Д — дроссель; Я — насос; Э — эжектор; ЭГ — электрогенератор.

вода в холодильники подается по схеме 10.3, б, а при его нарушении — по схеме 10.3, в. Удовлетворение условия (10.7) означает, что удельный массовый расход воды М0. в. х/[гв (Г« — ДГХ) — — IB (Т о. в)1, подаваемый в холодильник пароэжекторной холодильной машины непосредственно из градирни, при увеличении энтальпии воды до t'B (T5 — ЛГХ) достаточен или превосходит необходимый расход для отвода теплоты от паротурбинного преобразователя. Тогда

причем значение температуры водяного потока на выходе из холодильника паротурбинного преобразователя не превышает величины Т 5 — АТХ.

равный ~A/[is(Ts — ЛГХ) — i* (Т0. в)1- В этом случае температура водяного потока на выходе из холодильника паротурбинного преобразователя достигает величины Т5 — АГХ. Если Т8 > Ts, то паротурбинный преобразователь и пароэжекторная холодильная машина также имеют отдельные холодильники. В случае выполнения условия

до 1,0 минимальные значения удельного расхода воды Мв mln возрастают от 113,9-10"7 до 742,26-10"7 кг/(Вт-с). Для выявления факторов, оказывающих определяющее влияние на величину Мв, обратимся к результатам покоординатного исследования целевой функции в окрестности точки глобального минимума, данные которого для ЭХУ GX = ',0 представлены на рис. 10.4 и 10. 5. На первом рисунке — отражающие влияние Т8 при Т5 = Т5 opt — idem, а на втором — Ть нри Т8 — Т npt = idem. На рис. 10.4, б кроме указанных выше коэффициентов помещен график изменения относительной доли мощности паротурбинного преобразователя, затрачиваемой на прокачку рабочего тела по контуру вспомогательного энергетического цикла NH, B и вычисляемой по формуле

Возрастание параметров jV0. в. х и N0. э способствует уве-' личению удельного расхода охлаждающей воды. В то же время из рис. 10.4, а видно, что целевая функция имеет резко выраженный: минимум по температуре 7Y Для объяснения этого обстоятельства рассмотрим особенности формирования величины Мв и схемы подачи воды в холодильники ЭХУ, которые реализуются по мере роста температуры Те, начиная со значения Т„. в. Сначала Тз не превосходит значения величины Ts opt и тем более 7^ opt, а параметр А возрастает от отрицательных значений до нуля (см. рис. 10.4, б). Это означает, что подача воды осуществляется по схеме, изображенной на рис. 10.3, б, а расход воды lV0. B. x/[i (Т8 — АТХ) — iB (Т0, в)], первоначально прокачиваемый ^ерез холодильник пароэжекторной холодильной машины, при А < О превосходит, а при А = 0 равен расходу, необходимому для отвода теплоты N0, э от паротурбинного преобразователя при увеличении энтальпии водяного потока от i'B (Ts — АГХ) до iB (Т5 opt — АГХ). На рассматриваемом участке, несмотря на некоторое увеличение параметра N0. в. х, снижение Мв происходит под воздействием увеличения разности энтальпий водяного потока на холодильнике пароэжекторной холодильной машины iB (Ts — АГХ) — t'BJTo. в)- Как видно из рис. 10.4, б, при Т8 = = T/t Opt параметр А = 0, следовательно, схема 10.3, б является оптимальной для подачи воды в холодильники ЭХУ. При дальнейшем увеличении температуры Те параметр А становится положительным и монотонно возрастает. В диапазоне температур TS Opt -С < Ts ^ Т5 opt это свидетельствует о нарушении условия (10.7), когда расход воды, прокачиваемой через холодильник пароэжекторной холодильной машины, оказывается недостаточным для отвода теплоты lV0. э от паротурбинного преобразователя за счет повышения энтальпии водяного потока от iB (Ts — А7\) ДО *'в (Тs opt — Д7\)- Это вынуждает прокачивать воду через холодильники ЭХУ по схеме 10.3, в, которая при Ts = T5ovt трансформируется в схему 10Д а, что ведет к росту Мъ вследствие увеличения па раметров Afo. э и Af0. B. х, а также снижения разности энтальпий водяного потока на холодильнике паротурбинного преобразователя iB (T5 opt — АГХ) — гв (Т8 — АГХ).

на рис. 10.3, г. Уменьшение величины Мв в этой зоне является результатом возрастания разности энтальпии водяного потока на холодильнике паротурбинного преобразователя JB (Т5 —

— ДГХ) — »в (Т0. в). Во второй зоне (Ts < Т8 opt, Ж > 0) условие (10.9) нарушается, поэтому подача воды осуществляется по схеме (см. рис. 10.3, д), которая при Т5 = Ts opt трансформируется в схему, показанную на рис. 10.3, а. Сокращение Мв во второй зоне происходит вследствие увеличения разности энтальпий iB (Ts — АТХ) — г'в (Т0. в), а также подачи в холодильник паро-эжекторной холодильной машины непосредственно из градирни дополнительного водяного потока с температурой Т0. в. В третьей зоне (Ts > TS opt, Л > 0) по мере роста температуры Т5 параметр А уменьшается. В данном случае сокращение удельного расхода воды Мв, который при А = 0 достигает своего минимального значения, является следствием увеличения разности энтальпий t'B (Т5 — АТУ) — 1Ъ (Ts opt — АГХ) на холодильнике паротурбинного преобразователя. За счет этого снижается дополнительный расход водяного потока jV0. B. Jlis (Ts Opt — АГХ)—

Теплота от паротурбинного преобразователя отводится в неизотермическом процессе 8 — 10. Коэффициент теплоотдачи от ДФС не превосходит ЫО3 Вт/(м2-К). Это вынуждает учитывать термическое сопротивление теплоносителя и стенок труб при расчете удельной площади холодильника-излучателя ПТП, которая при одной излучающей поверхности вычисляется по формуле

Величины К.„р для типовых топлив приводятся в табл. 12 при обозначениях А, АРШ. АШ, АС — антрациты, Г — газовый, Т — тощий, К — коксовый, Д — длиннопламенный, Б —бурый, ПС — паровичный спекающийся, СС — слабо спекающийся, ПЖ — паровичный жир-

Паровичный спекающийся ПС 12-18 Спекшийа

Паровичный спекающийся ПС 12—18 < 17 8400-8800 8300—8650 I-II II-III

кузнецкий газовый .... , паровичный спекающийся .......

Паровичный спекающийся — ПС....... 0,110

Анджеро-Сундженское Паровичный, спекающийся ПС 2120 930 0,92 19,0

Кемеровское Коксовый, паровичный, спекающийся 2090 925 0,91 18,9

Паровичный спекающийся ПС 16

Каменный уголь на территории СССР имеется в огромных количествах; на его долю приходится примерно 80% всей залежей ископаемых углей, и он в основном подразделяется на: длиннопламенный, газовый, паровичный жирный, коксовый паровичный спекающийся и тощий. Теплота сгорания 6 600—4 900 ккал/кг.

Коксовый .... Паровичный спекающийся . . . Тощий . . . К ПС Т 22 16 12 ный, плотный или умеренно плотный Порошкообразный или

Паровичный спекающийся Тощий ........ ПС т 16 12 ный или умеренно плотный Порошкообразный или слабо 8240 8260 0,115 0,108