Binære cyklusser

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 26. juni 2016; checks kræver 29 redigeringer .

Binære cyklusser - termodynamiske cyklusser, der bruger to arbejdsvæsker , hvoraf den ene har et lavt mætningstryk ved høje temperaturer, og den anden har en lav fordampningstemperatur. Den højerekogende arbejdsvæske afgiver efter turbinens rotation varme til kondensatoren, som også er fordamper for den laverekogende arbejdsvæske.

Det binære cyklusprincip

Arbejdslegemet for den termodynamiske dampkraftcyklus ( Rankine-cyklus ), den mest bekvemme ud fra et termodynamisk og driftsmæssigt synspunkt, skal opfylde følgende betingelser:

- arbejdsvæsken skal give den højest mulige cyklusdriftscyklus (dvs. cyklusgrafen i TS-koordinater skal være så tæt som muligt på rektanglet). For at gøre dette skal den have så lille varmekapacitet som muligt i flydende tilstand. Det er også ønskeligt, at arbejdsfluidet har de højest mulige kritiske parametre;
- der skal sikres en høj øvre temperatur med et ikke for højt damptryk, som brugen af høje tryk komplicerer og øger omkostningerne ved installationen. Mætningstrykket ved den laveste cyklustemperatur (tæt på omgivelsestemperaturen) bør dog ikke være for lavt; for lavt mætningstryk vil kræve brug af højvakuum i kondensatoren, hvilket er forbundet med store tekniske vanskeligheder;
- arbejdsvæsken skal være billig, den må ikke være kemisk aggressiv over for de strukturelle materialer, som kraftværket er lavet af; det må ikke være giftigt.

Men på nuværende tidspunkt er der ingen arbejdsorganer, der opfylder alle disse betingelser. Den mest almindelige arbejdsvæske i moderne termisk kraftteknik - vand - opfylder ikke betingelsen om en tilstrækkelig lav varmekapacitet i væskefasen og har ret lave kritiske parametre, men opfylder betingelsen om ikke for lavt tryk i kondensatoren. Kviksølv har et lavt mætningstryk ved høje temperaturer og høje kritiske parametre, men et meget lavt mætningsdamptryk i kondensatoren. Brugen af binære cyklusser giver dig mulighed for at bruge fordelene ved en kølevæske ved høje temperaturer, og den anden - ved lave temperaturer. I dette tilfælde opvarmes den første arbejdsvæske (for eksempel kviksølv) ved brændstofforbrænding og roterer turbinen, hvilket giver den noget af energien og afkølingen, og kommer derefter ind i kondensatoren, som også er en fordamper for den anden arbejdsvæske ( vand), som på sin side roterer turbinen og afkøles i kondensatoren ved omgivelsestemperatur. Dette forenkler installationen (undgår for højt tryk og for lavt vakuum) og øger dens effektivitet. For eksempel har en binær cyklus af kviksølv og vand en effektivitet på >60 %, mens en konventionel dampcyklus ved de samme temperaturer kun er 37 % [1] .

På trods af den højere effektivitet bruges binære cyklusser sjældent på grund af installationens store kompleksitet. En alternativ måde at forbedre effektiviteten på er Rankine-cyklussen med dampgenopvarmning.

Arbejdsorganer

En cyklus med kviksølv og vand har vundet en vis popularitet . Ulempen ved denne cyklus er brugen af en stor mængde sparsomt og meget giftigt kviksølv (som kræver ca. 9 kg for hvert kilo vand). Også diphenyloxid , en diphenylblanding (75% diphenyloxid og 25% diphenyl ), antimon , silicium , aluminiumbromider osv., blev foreslået som arbejdsstoffer til den øvre del af den binære cyklus , men de blev ikke brugt i vid udstrækning. ${\ce {(C6H5)2O))$ ${\ce {C12H10}}$ ${\ce {SbBr3))$ ${\ce {SiBr4))$ ${\ce {Al2Br3))$

Pauzhetskaya GeoPP , den ældste i Rusland og USSR , har brugt en binær cyklus siden 2012: højtemperaturkredsløbet er vand, lavtemperaturkredsløbet er freon R134A ( tetrafluorethan ). Brugen af den binære cyklus øgede kraftværkets kapacitet med 2,5 MW eller 20 % [2] [3]

Den binære cyklus kan tilskrives brugen af en vand-ammoniakopløsning i stedet for vand i GeoTPP . Dette øger ikke kun GeoTPP'ens output med omkring 10%, men kan betydeligt reducere dampturbinens vægt og størrelsesegenskaber [4] .

cyklus effektivitet

\eta ={\frac {m_{p}l^{1}+l^{2}}{m_{p}q_{1}^{1}+q_{1}^{2}}}

Hvor:

$m_{p}$ - forbrug af krop 2, under hensyntagen til mangfoldigheden af forbrug af krop 1 i forhold til krop 2;
${l^{1))$ og - arbejde udført med den første og anden arbejdsvæske i de respektive cyklusser. ${l^{2))$
${q_{1}^{1}}$ og - mængden af tilført varme i de respektive cyklusser. ${q_{1}^{2))$

Noter

↑ 11.6. Binære cyklusser . Hentet 4. oktober 2018. Arkiveret fra originalen 4. oktober 2018. (ubestemt)
↑ Pauzhetskaya GeoPP i Kamchatka vil øge kapaciteten med 2,5 MW inden udgangen af 2012 // Alternative energikilder // Nyheder | Neftegaz.RU . Hentet 5. oktober 2018. Arkiveret fra originalen 5. oktober 2018. (ubestemt)
↑ nyheder om alternativ energi: På Pauzhetskaya geotermiske station (Kamchatka) testede de en indenlandsk installation med binære cyklusser for energiproduktion . Hentet 5. oktober 2018. Arkiveret fra originalen 5. oktober 2018. (ubestemt)
↑ Arkiveret kopi . Hentet 4. oktober 2018. Arkiveret fra originalen 4. oktober 2018. (ubestemt)

Litteratur

V.A. Kirillin "Teknisk termodynamik" M.: Energoatomizdat 1983.