Тригенерационные турбоустановки на основе низкокипящих рабочих тел

Abstract

Представлено описание разработанной программы, позволяющей моделировать, термодинамически оптимизировать и производить эксергетический анализ более чем ста различных схем тригенерационных турбоустановок на основе низкокипящих рабочих тел. С помощью программы произведен эксергетический анализ шести схем тригенерационных турбоустановок на органическом цикле Ренкина: на перегретом паре с парокомпрессионной холодильной установкой; с промежуточным перегревом рабочего тела и парокомпрессионной холодильной установкой; на перегретом паре с холодильной установкой с производством углекислоты; с промежуточным перегревом рабочего тела и холодильной установкой с производством углекислоты; на перегретом паре с холодильной установкой с производством угле- кислоты и охлаждением конденсатора турбоустановки жидкой углекислотой; с промежуточным перегревом рабочего тела, холодильной установкой с производством углекислоты и охлаждением конденсатора турбоустановки жидкой углекислотой. В качестве источника энергии для перечисленных схем использована газотурбинная установка. Изучена возможность применения получаемой жидкой углекислоты для охлаждения конденсатора турбоустановки на органическом цикле Ренкина. Проведен сравнительный анализ двух методов получения холода (при помощи парокомпрессионной холодильной установки и холодильной установки с производством углекислоты) для использования в схемах тригенерации. Исследования базировались на методе эксергетического анализа, результаты которого представлены в виде укрупненных диаграмм Грассмана – Шаргута. Проведен технико-экономический анализ применения промежуточного перегрева в органическом цикле Ренкина, в качестве рабочего тела использовался озонобезопасный фреон R245FA. Сформулированы рекомендации по применению исследованных схем тригенерации на органическом цикле Ренкина.

Aprogram that allows modeling, thermodynamically optimizing and performing exergetic analysis of more than a hundred different variations of the schemes of trigeneration turbine units based on low-boiling working fluids. With the aid of the program that had been developed, an exergetic analysis of six schemes of trigeneration turbine units on the organic Rankine cycle was performed, viz. on an overheated steam with a steam compression refrigeration unit; with an intermediate overheating of the working fluid and a steam compression refrigeration unit; on an overheated steam with a refrigeration unit with carbon dioxide production; with an intermediate overheating of the working fluid and a refrigeration unit with carbon dioxide production; on an overheated steam with a refrigeration unit with production carbon dioxide and cooling of the turbine condenser with liquid carbon dioxide; with intermediate overheating of the working fluid, a refrigeration unit with carbon dioxide production and cooling of the turbine unit condenser with liquid carbon dioxide. A gas turbine unit was used as an energy source for the above-entioned schemes. The possibility of using the resulting liquid carbon dioxide to cool the condenser of a turbine unit on an organic Rankine cycle has been studied. A comparative analysis of two methods of obtaining cold (using a steam compression refrigeration unit and a refrigeration unit with carbon dioxide production) for use in trigeneration schemes has been carried out. The research was based on the method of exergetic analysis, the results of which are presented in the form of enlarged Grassmann – Shargut diagrams. A technical and economic analysis of the use of intermediate overheating in the organic Rankine cycle has been carried out, ozone-safe freon R245FA was used as the working fluid. Recommendations for the application of the studied trigeneration schemes on the organic Rankine cycle are formulated.