Предварительный подогреватель

Целью настоящей работы является рассмотрение перспектив на предстоящие десятилетия. В ней вкратце изложена история роста потребления нефти до уровня, когда она стала главным источником энергии, сохранение ею своей доминирующей роли в настоящее время и возникновение серьезного беспокойства в отношении будущего. В работе кратко анализируются процесс разработки и поставки традиционных и нетрадиционных знергоресурсов, необходимость проведения в промышленно развитых и развивающихся странах, не являю-

Промышленные страны должны позаботиться о том, как удовлетворять свои растущие потребности в энергии в предстоящие десятилетия за счет собственных ресурсов и изобретательности. Трудную задачу представляет поиск средств, которые обеспечат плавный переход от старой структуры потребления энергоресурсов к новой. В этот период положительную роль может сыграть увеличение доли газа.

роэнергии в будущем? По всем признакам, в предстоящие десятилетия влияние большинства факторов, способствующих расширению применения электроэнергии, будет усиливаться. Еще в 1977 г. на X конгрессе МИРЭК одним из главных был вывод о том, что в предстоящие годы доля угля и ядерной энергии в мировом энергоснабжении будет неуклонно возрастать и в условиях современного научно-технического развития такой рост неизбежно должен сопровождаться более интенсивным использованием электроэнергии.

С октября 1973 г. стало очевидно, что эра экономики, ориентированной, в основном, на все большее производство ресурсов, кончилась. В предстоящие десятилетия все большее значение будет приобретать экономия энергии во всех ее видах. Обычная последовательность преобразования энергии такова: топливо — тепло — рабочее тело — механическая энергия — электроэнергия. Средняя эффективность такого преобразования энергии повышалась с 15 % в 1922 г. до 20 % в 1937 г., с 30 % — в 1956 г. до примерно 33 % — в 1975 г.

В 1977 г. в мировом потреблении энергоресурсов основная часть (~90%) приходилась на промышленно развитые страны, в том числе ~30% на США. Можно сказать, что современная мировая энергетика — это энергетика промышленно развитых стран. Однако уже в предстоящие десятилетия положение постепенно будет изменяться. На Международной конференции МАГАТЭ в Зальцбурге (2—13 мая 1977 г.) было указано, что в общем мировом балансе органического^ топлива к 2000 г. существенно возрастет доля потребления его развивающимися странами. При этом индустриально развитые капиталистические страны к концу столетия не только сохранят, но и увеличат свою зависимость от экспорта нефти и газа из развивающихся стран. Комиссия экспертов, организованная при МИРЭК-Х (Стамбул, 1977 г.), оценивала ожидаемый ежегодный прирост мирового потребления энергоресурсов между 1975 и 2020 гг. в среднем в 2,9%, а отдельно для развивающихся стран—в 4,5%, для капиталистических стран, входящих в ОЭСР, ~2%. При всех конъюнктурных колебаниях цен рост потребления будет сопровождаться повышением стоимости энергии, прежде всего за счет удорожания нефти и газа. Изменение удельного веса различных видов первичных источников энергии в мировом топливно-энергетическом балансе до 2020 г. по прогнозам МИРЭК-Х приведено в табл. 1.6. Видно, что с 1985 по 2020 г. в потреблении энергоресурсов ожидается уменьшение в 2 раза доли углеводородного топлива — нефти и газа, причем предсказывается, что эта тенденция заметно будет

В предстоящие десятилетия в энергетике страны большое внимание будет уделяться рациональному и экономному расходованию всех* видов энергетических ресурсов. Так, по плану 12-й пятилетки в 1990 г. необходимо обеспечить в народном хозяйстве экономию органического топлива в количестве 200— 230 млн. т у. т., в том числе 75—90 млн. т у. т. за счет развития атомной энергетики и использования возобновляемых источников

Украине (свыше 60%), в бассейне Волги, в Латвии. В то же время экономический потенциал по азиатской части СССР имеет значительные резервы. Это открывает широкие перспективы гидростроительства в Сибири, на Дальнем Востоке, в Средней Азии на предстоящие десятилетия.

В 1977 г. в мировом потреблении энергоресурсов основная часть (~90°/о) приходилась на промышленно развитые страны, в том числе ~30% на США. Можно сказать, что современная мировая энергетика — это энергетика промышленно развитых стран. Однако уже в предстоящие десятилетия положение постепенно будет изменяться. На Международной конференции МАГАТЭ в Зальцбурге (2—13 мая 1977 г.) было указано, что в общем мировом балансе органического^ топлива к 2000 г. существенно возрастет доля потребления его развивающимися странами. При этом индустриально развитые капиталистические страны к концу столетия не только сохранят, но и увеличат свою зависимость от экспорта нефти и газа из развивающихся стран. Комиссия экспертов, организованная при МИРЭК-Х (Стамбул, 1977 г.), оценивала ожидаемый ежегодный прирост мирового потребления энергоресурсов между 1975 и 2020 гг. в среднем в 2,9%, а отдельно для развивающихся стран—в 4,5%, для капиталистических стран, входящих в ОЭСР, ~2%. При всех конъюнктурных колебаниях цен рост потребления будет сопровождаться повышением стоимости энергии, прежде всего за счет удорожания нефти и газа. Изменение удельного веса различных видов первичных источников энергии в мировом топливно-энергетическом балансе до 2020 г. по прогнозам МИРЭК-Х приведено в табл. 1.6. Видно, что с 1985 по 2020 г. в потреблении энергоресурсов ожидается уменьшение в 2 раза доли углеводородного топлива — нефти и газа, причем предсказывается, что эта тенденция заметно будет

В предстоящие десятилетия в энергетике страны большое внимание будет уделяться рациональному и экономному расходованию всех* видов энергетических ресурсов. Так, по плану 12-й пятилетки в 1990 г. необходимо обеспечить в народном хозяйстве экономию органического топлива в количестве 200— 230 млн. т у. т., в том числе 75—90 млн. т у. т. за счет развития атомной энергетики и использования возобновляемых источников

Украине (свыше 60%), в бассейне Волги, в Латвии. В то же время экономический потенциал по азиатской части СССР имеет значительные резервы. Это открывает широкие перспективы гидростроительства в Сибири, на Дальнем Востоке, в Средней Азии на предстоящие десятилетия.

предварительный подогреватель 11, где производится нагрев Ы2О4 до нужной температуры на входе в экспериментальный участок / (подогреватель выполнен из трубы 16X3 мм длиной 5000 мм, нагрев осуществляется непосредственным пропусканием электрического тока низкого напряжения по трубе с максимальной мощностью 110 квт);

^Коэффициент поглощения высокоинтенсивных колебаний большой амплитуды при неизотермичееком течении газа в канале экспериментально исследован авторами данной монографии. Исследования проводились в области наибольшего влияния колебаний на теплообмен на экспериментальной установке (рис. ПО). Экспериментальная установка состоит из экспериментального участка, системы подачи рабочего тела, источника колебаний давления и системы измерения. В качестве рабочего тела использовался воздух, который поступал к экспериментальному участку из системы баллонов высокого давления через предварительный подогреватель и понижающий $ редуктор. Экспериментальный участок представлял собой специально калиброванную трубку из нержавеющей стали, с толщиной стенки 0,15 мм и внутренним диаметром 12 мм. Общая длина экспериментального участка составляла 2045 м. Обогревалась экспериментальная трубка переменным током низкого напряжения, непосредственно пропускаемым по экспериментальной трубке.

ПП — паропреобразователь; ПЕ — перегреватель вторичного пэра; ПД— предварительный подогреватель добавочной воды; ОД — охладитель дренажа (конденсата первичного пара)

Рис. 1.43. Камера сгорания и предварительный подогреватель воздуха двигателя с ромбическим приводом [15].

В этом двигателе с камерой сгорания, работающей на жидком нефтяном топливе, имеется предварительный подогреватель воздуха, позволяющий повторно использовать часть энергии, содержащейся в продуктах сгорания, и тем самым улучшить процесс сгорания, уменьшить потери тепла с продуктами сгорания и повысить общий КПД установки. Камера сгорания и подогреватель воздуха схематически изображены на рис. 1.43.

а — общий вид; б — прэдтльный разрез; 1—топливная форсунка; 2 — камера сгорания; 3 — цилиндр; 4— кргйцкопф; 5 — приводной вал; 6 — шатун; 7 — коленчатый вал; 8 — масляной насос; 9 — зэвихритель; 10 —предварительный подогреватель; И— нагреватель; 12— поршень; 13 — регенератор; 14 — холодильник; 15 — щток поршня; 16 —уплотнений штока портоня.

В энергосиловых установках Стирлинга также имеются свои проблемы, особенно связанные со снижением уровня выброса окислов азота. Дело в том, что для обеспечения на стенках трубок нагревателя постоянной температуры 700—800 °С температура пламени в камере сгорания должна быть значительно выше, чтобы компенсировать падение температуры в процессе передачи тепла от пламени к стенкам трубок. .Наличие предварительных подогревателей воздуха вызывает дополнительное падение температуры. Все это приводит к тому, что для поддержания температуры в трубках нагревателя в указанных пределах температура пламени должна быть заключена в диапазоне 1800—2000°С. При таких температурах весьма интенсивно образуются окислы азота. Для снижения уровня концентрации этих окислов первоначально использовали метод рециркуляции отработавших газов (рис. 1.99), что уменьшало температуру пламени. В настоящее время предпочитают другой метод— рециркуляцию продуктов сгорания. Основное различие между этими методами заключается в том, что в первом отработавшие газы проходят через предварительный подогреватель воздуха перед тем, как вновь попадают в камеру сгорания, а

статном этой системы является высокий уровень расхода через предварительный подогреватель, что вызывает существенное падение давления. Те же явления преобладают в нагнетателе камеры сгорания, и в конечном счете это приводит к уменьшению

1—нагнетатель; 2 — предварительный подогреватель воздуха; 3 — камера сгорания; 4 — трубки нагревателя; 5 — эжектор; 6 — предварительный подогреватель воздуха.

Предварительный подогреватель 43/?

Были проведены сравнительные испытания обеих систем рециркуляции в лабораторных условиях, когда работала только система сгорания, а не полностью весь двигатель. Результаты испытаний показали, что обе системы примерно в равной степени снижают концентрацию окислов азота при одинаковом процентном содержании рециркулирующих газов, однако при использовании системы РПС из-за того, что ее контур не включает в себя предварительный подогреватель воздуха и нагнетатель, расход топлива уменьшается по сравнению с системой РОГ. Система сгорания, включающая РПС, получается более сложной [92].