Разработка компьютерной программы для оптимизации параметров низкокипящего рабочего тела в турбодетандерной установке

Abstract

Разработана программа, позволяющая термодинамически оптимизировать параметры рабочего тела на входе в турбодетандер, определить наибольший эксергетический КПД, получить значения оптимальных параметров рабочего тел, а также выбрать рабочее тело с наибольшим эксергетическим КПД. Представлена методика термодинамического анализа турбодетандерной установки, применяемая в программе, а также блок-схема разработанной программы. Рассмотрены схема турбодетандерной установки с теплообменным аппаратом на выходе из турбодетандера и цикл турбодетандерной установки в P–h-координатах. Получены результаты термодинамической оптимизации и выбора рабочего тела из 17 предложенных озонобезопасных низкокипящих рабочих тел. Наибольшим эксергетическим КПД из исследуемых низкокипящих рабочих тел обладает изобутан (ISOBUTAN), при этом максимальный эксергетический КПД 50.26 % достигается при следующих параметрах: температура рабочего тела перед турбодетандером 250 ºC (максимально допустимая по исходным условиям температура), давление рабочего тела перед турбодетандером 6.99 МПа.

The article is about the development of the software that allows thermodynamically optimize the parameters of working substance at the entering into turboexpander. It also defines the highest exergy efficiency coefficient, obtains the optimal parameters of working substances and helps to choose the working substance with the highest exergy efficiency coefficient. The article presents the method of thermodynamical analysis of turboexpander settings, which is used in the software, as well as the flowchart of developed software. It describes the scheme of turboexpander setting with heat exchanger at the exit of turboexpander and its cycle in P–h-coordinates. The results of thermodynamic optimization and the choice of working substance from 17 offered ozone-safe low-boiling working substances are acquired. ISOBUTAN has the highest exergy efficiency coefficient from the researched low-boiling working substances. Herewith the maximum exergy efficiency coefficient of 50,26% can be reached within the following parameters: the temperature of working substance in front of turboexpander is 250 ºС (the highest admissible temperature under the initial conditions), the pressure of working substance in front of turboexpander is 6,99 MPa.