Эффективность утилизации вторичных энергоресурсов тепловых двигателей с использованием тепловых насосов при изменении температуры наружного воздуха
Диссертация
Рассмотрено использование ТН для утилизации вторичных энергоресурсов для трёх типов тепловых энергетических установокПТУ, ПГУ и дизельной установки. Проведено расчётное исследование влияния температуры наружного воздуха на энергетическую эффективность энергоустановок. Существенной особенностью исследования является учёт влияния температурного и расходного графиков теплосети на эффективность… Читать ещё >
Содержание
- Условные обозначения
- Глава 1. Эффективность использования вторичных энергоресурсов тепловых двигателей с помощью тепловых насосов. И
- 1. 1. Вторичные энергоресурсы тепловых двигателей
- 1. 1. 1. Вторичные энергоресурсы паротурбинных установок
- 1. 1. 2. Вторичные энергоресурсы газотурбинных установок
- 1. 1. 3. Вторичные энергоресурсы парогазовых установок
- 1. 1. 4. Вторичные энергоресурсы двигателей внутреннего сгорания
- 1. 1. 5. Обзор методов утилизации вторичных энергоресурсов тепловых двигателей
- 1. 2. Тепловые насосы
- 1. 3. Использование тепловых насосов совместно с тепловыми двигателями
- 1. 4. Применение тепловых насосов для утилизации вторичных энергоресурсов тепловых двигателей
- 1. 4. 1. Применение тепловых насосов для утилизации вторичных энергоресурсов паротурбинных установок
- 1. 4. 2. Применение тепловых насосов для утилизации вторичных энергоресурсов парогазовых установок
- 1. 4. 3. Применение тепловых насосов для утилизации вторичных энергоресурсов дизель-генератора
- 1. 5. Влияние параметров окружающей среды на эффективность работы теплового насоса совместно с тепловыми двигателями
- 1. 5. 1. Влияние температуры окружающей среды на параметры тепловых двигателей
- 1. 5. 2. Влияние температуры наружного воздуха на параметры теплового насоса
- 1. 6. Способы повышения эффективности тепловых насосов
- 1. 6. 1. Цикл Лоренца и способы его реализации
- 1. 6. 2. Применение новых рабочих агентов
- 1. 7. Обоснование выбора задач исследования
- 1. 1. Вторичные энергоресурсы тепловых двигателей
- Выводы по Главе 1
- Глава II. Влияние параметров теплового насоса на его эффективность
- 2. 1. Влияние параметров единичного КТН на его эффективность
- 2. 1. 1. Влияние типа применяемого рабочего агента
- 2. 1. 2. Влияние разности температур между теплопотребителем и низкопотенциальным источником теплоты
- 2. 1. 3. Влияние переохлаждения рабочего агента
- 2. 1. 4. Влияние несовершенства теплообменников ТН
- 2. 1. 5. Влияние перегрева рабочего агента перед компрессором ТН
- 2. 2. Влияние двухступенчатого сжатия в компрессоре ТН на его характеристики
- 2. 2. 1. Методика расчёта ТН с двухступенчатым сжатием
- 2. 2. 2. Влияние применения двухступенчатого сжатия в компрессоре на характеристики ТН
- 2. 3. Многоступенчатый ТН с параллельным соединением
- 2. 3. 1. Особенности расчета ТН с применением параллельного соединения
- 2. 3. 2. Методика расчёта
- 2. 3. 3. Исходные параметры расчёта
- 2. 3. 4. Влияние начальной температуры теплопотребителя
- 2. 3. 5. Влияние количества ступеней ТН
- 2. 1. Влияние параметров единичного КТН на его эффективность
- 3. 1. Традиционная схема подогрева сетевой воды
- 3. 1. 1. Методика расчета традиционной схемы подогрева сетевой воды
- 3. 1. 2. Тепловой расчет традиционной схемы подогрева сетевой воды
- 3. 2. Подогрев сетевой воды с использованием ТН на фреоне
- 3. 2. 1. Тепловой расчет
- 3. 2. 2. Анализ эффективности применения ТН для подогрева сетевой воды
- 3. 3. Подогрев сетевой воды при использованием в ТН водяного пара
- 3. 3. 1. Перспективы применения водяного пара в ТН
- 3. 3. 2. Тепловой расчет
- 3. 3. 3. Область эффективного применения ТН, использующего в качестве РА водяной пар
- 4. 1. Использование ПГУ для электро- и теплоснабжения
- 4. 2. Использование ТН и пикового котла в схеме с ПГУ
- 4. 2. 1. Методика расчёта
- 4. 2. 2. Результаты расчёта
- 4. 3. Использование для когенерации дизель-генератора в схеме с ТН
- 4. 3. 1. Методика расчёта
- 4. 3. 2. Результаты расчёта
- 5. 1. Описание экспериментального стенда
- 5. 2. Измеряемые параметры
- 5. 3. Определение погрешности измерений
- 5. 4. Методика обработки экспериментальных данных
- 5. 5. Методика проведения испытаний и анализ экспериментальных данных
Список литературы
- Акимов В.М. Основы надежности газотурбинных двигателей. — М.: Машиностроение, 1981 г.
- Александров А.А., Григорьев Б. А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М.:Изд. МЭИ, 1999 г. — 168с.
- Алтунин В.В., Геллер В. З. и др. Теплофизические свойства фреонов, в 2 т.- М.:Изд. Стандартов, 1980 г. 232 с.(т.1) + 264с (т.2).
- Антипов Ю.А. Утилизация вторичных энергоресурсов газовых двигателей и газотурбинных установок с использованием тепловых насосов. Диссертация на соискание уч. степени к.т.н. — М., 2005 г. -135с.
- Барский И.А., Орехов В. К., Шаталов И. К. Расчет одно- и двухвальных газотурбинных двигателей. М.: РУДН, 1997 г.
- Везиришвили О.Ш. и др. Энергосберегающие теплонасосные системы теплоснабжения. -М.: МЭИ, 1994 г.
- Голубев И.Ф., Кияшова В. П. и др. Теплофизические свойства аммиака.- М.: Изд. Стандартов, 1978. 264 с.
- Елизаров Д.П. Теплоэнергетические установки электростанций. Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1982. — 264с.
- Ионин А.А., Хлыбов В. М. Теплоснабжение. М.:Стройиздат, 1982 г. -336с.
- Коган Ю.М., Мастепанов A.M. Повышение эффективности использования энергии в жилищном секторе Дании. — МгРДИЭЭ, 1999 г., 159с.
- Лобан М.В. Повышение эффективности тепловых двигателей утилизацией тепла отработавших газов с применением теплонасосной установки. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. — М, 2004 г.- 140с.
- Мартыновский B.C. Тепловые насосы. М. — Л.: Госэнергоиздат, 1955 г.
- Мартыновский B.C. Термодинамические характеристики циклов тепловых и холодильных машин. М.: 1952 г.
- Мартыновский B.C. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов. — М.: Энергия, 1979 г.
- Батенин В.М. и коллектив авторов. Комплексная парогазовая установка с впрыском пара и теплонасосной установкой (ПГУ МЭС-60) для АО Мосэнерго. М., ИВТ РАН, 2001. — 38с.
- Ольховский Г. Г. Энергетические газотурбинные установки. — М.:Энергоатомиздат, 1985 г. 304с.
- Перелыптейн И.И., Парушин Е. Б. Термодинамические и теплофизические свойства рабочих веществ холодильных машин и тепловых насосов. М.: «Легкая и пищевая промышленность», 1984 г., 232 с.
- Погодин С.И. Приведение мощности дизеля к стандартным условиям. — М.: Машиностроение, 1973, -140 с.
- Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы. М.: Энергоиздат, 1982 г.
- Скалкин Ф. В, Канаев А.А., Копп А. З. Энергетика и окружающая среда. Л.: Энергоиздат, 1981 г.
- Тепловые и конструктивные расчеты холодильных машин. //Под ред. Сакуна И. А. М.: машиностроение, 1987 г.
- Термодинамические свойства важнейших рабочих веществ холодильных машин. Сборник трудов. Под ред. Перелыптейна И. Ш. — М.: ВНИИХОЛОДМАШ, 1976 г.
- Трухний А.Д., Петрунин С. В. Расчет тепловых схем парогазовых установок утилизационного типа. М.: МЭИ, 2001 г.
- Трухний А.Д., Ломакин Б. В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: учебное пособие для вузов. М.:Изд. МЭИ, 2002 г.540с.
- Хайнрик Г., Найрок X., Нестер В. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения: перевод с нем. //Под ред. Явнеля Б. К. М.: Стройиздат, 1985 г.
- Цанев С.В., Буров В. Д., Ремезов А. Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций: Учебное пособие для вузов. //Под ред. С. В. Цанева М.:Изд. МЭИ, 2002 г. — 584с.
- Шаталов И.К. Определение основных параметров парогазовых установок. М.: РУДН, 1985 г.
- Шаталов И.К., Барский И. А. Регулировочные характеристики газотурбинных установок, схемы и определение основных параметров ПГУ.- М.: РУДН, 2003 г.
- Щегляев А.В. Паровые турбины. М.: Энергоиздат, 1993 г. 417 с.
- Яковлев В.М. Математическая обработка результатов исследований. — М.: Физматиздат, 1988 г. 480 с.
- Янтовский Е.И., Левин JI.A. Промышленные тепловые насосы. М.: Энергоатомиздат, 1989 г.
- Нормативные и распорядительные документы
- Закон № 28 -ФЗ от 03.04.96 «Об энергосбережении»
- Закон г. Москвы № 35 от 05.07.2006 «Об энергосбережении в г. Москве».
- Концепция технического перевооружения энергетического хозяйства Московского региона // Электрические станции, №№ 5, 7−12 2006г. -70 стр.
- Распоряжение Правительства Москвы № 36−6-РП от 15.01.98 «О долгосрочной программе энергоснабжения в г. Москве»
- Энергетическая стратегия России на период до 2020 г. Утверждена распоряжением Правительства РФ № 1234-р от 23 августа 2003 г.
- Официальная информация Минэнерго РФ. Концепция развития теплоснабжения в России, включая коммунальную энергетику, насреднесрочную перспективу. -М.: 2002 г.1. Публикации
- Абуев И.М. Системы теплоснабжения с применением тепловых насосов. // Новости теплоснабжения, 2006, № 12 с.24−26.
- Андрющенко А.И. Возможная экономия топлива от использования утилизационных ТНУ в системе энергоснабжения предприятий. //Промышленная энергетика, № 2, 2003 г.
- Безлепкин В., Лапутько С. Теплофикационные парогазовые установки для замены устаревшего оборудования ТЭЦ ОАО «Ленэнерго». // Газотурбинные технологии, март 2004, с. 2−6.
- Богданов А.Б. Котельнизация России беда национального масштаба. // Новости теплоснабжения, 2006, №№ 10−12, 2007, №№ 4,5 — 27 стр.
- Бондин Ю.Н., Коломеев В. Н. и др. Опыт эксплуатации газотурбинной установки ГПУ-16К с впрыском пара. // Газотурбинные технологии, — 2004, июль-август. с. 18−20.
- Бродов Ю.М. О целесообразности применения пластинчатых теплообменных аппаратов в схемах паротурбинных установок. // Электрические станции, 2006, № 11 с. 30−33.
- Энергетические газотурбинные установки и энергетические установки на базе газопоршневых и дизельных двухтопливных двигателей. Часть 1. Энергетические газотурбинные установки. — М.: Некоммерческое партнёрство «Российское теплоснабжение», 2004 г., 127с.
- Бухаркин Е.Н. Об условиях оптимального использования ГТУ в котельных. // Новости теплоснабжения, 2006, № 10 с. 23−25.
- Бушуев В.В., Троицкий А. А. Энергетическая стратегия России на период до 2020 года и реальная жизнь. Что дальше? // Теплоэнергетика, 2007, № 1 с. 2−8.
- Быков А.В., Калнинь И. М., Цирлин Б. А. Основные условия эффективности тепловых насосов. М.: ВНИИ холодильного машиностроения. — 1984 г. — с. 3−17.
- Варварский B.C. и др. Энергетическая и экологическая целесообразность применения крупных тепловых насосов для централизованного теплоснабжения. //Повышение эффективности использования топлива в народном хозяйстве. т.1. — Рига — 1990 г. -с. 232−239.
- Везиришвили О.Ш., Гоциридзе В. Д. Эффективность использования ТНУ в системе теплоснабжения от ТЭЦ+ГТУ. //Повышение эффективности использования топлива в народном хозяйстве. т. 1. -Рига — 1990 г.-с. 240−248.
- Гетманов Е.И., Тартаковская Н. А. Киотский протокол и вопросы энергетической эффективности энергетики России. // Энергетик, 2007, № 4, стр. 2−3.
- Гидаспов Б.В., Максимов Б. Н. Проблемы применения фреонов в холодильной технике. // Холодильная техника, № 9, 2000 г.
- Гойхенберг М.М., Марчуков Е. Ю. и др. Выбор оптимальных параметров и ранжирование существующих и проектируемых энергетических ГТУ. // Газотурбинные технологии, июль-август 2004 г., с.6−8
- Грицевич И.Г. Опыт энергетических компаний в деле управления выбросами парниковых газов. // Энергетик, 2007, № 4, стр. 4−5.
- Доброхотов В.И., Зейгарник Ю. А. Теплофикация: проблемы и возможности реализации в современных условиях. // Теплоэнергетика, 2007, № 1 с. 9−10.
- Дьяков А.Ф., Попырин JI.C., Фаворский О. Н. Перспективные направления применения газотурбинных и парогазовых установок в энергетике России. //Теплоэнергетика, № 2, 1997 г.
- Дьяков А.Ф. Перспективы использования газовых турбин в электроэнергетике России. // Энергетик, № 2, 2003, с. 4−10.
- Елисеев Ю.С., Беляев В. Е. и др. ПГУ смешения: проблемы и перспективы. //Газотурбинные технологии, март 2006 г., с. 18−20.
- Жарков С.В. Перспективы отопительных ТЭЦ в России. // Теплоэнергетика, 2007, № 1-е. 11−15.
- Жидович И.С. Системный подход к оценке эффективности тепловых насосов. //Новости теплоснабжения, № 11, 2001 г.
- Использование сбросного тепла электротрансформаторов. //Техническая электродинамика. — 1993 г. № 5 — с. 47−49.
- Калнинь И.М. Применение тепловых насосов для нужд теплоснабжения. //Энергетическое строительство, № 8, 1994 г.
- Калнинь И.М. Энергосберегающие теплонасосные технологии. // Экологические системы, 2003, № 6
- Клименко В.В., Безносова Д. С., Терешин А. Г. Есть ли будущее у Киотского протокола? // Теплоэнергетика, 2006, № 5, стр. 2−9.
- Когенерация и ее применение в альтернативном энергоснабжении. // Тепло- и водоснабжение, 2006, № 6 с. 6−9.
- Кокорин О.Я. и др. Тепловые насосы для низкотемпературного теплоснабжения и комплексного теплохладоснабжения. //Водоснабжение и сан. техника. 1990 г., № 5 — с. 23−25.
- Кривов В.Г., Синатов С. А. и др. Дизельные электростанции с тепловыми насосами. // Двигателестроение, 1989, № 1—3 стр.
- Лихтер Ю.М., Константинов В. А., Зимина С. Д. Типовые проектные решения станций с тепловыми насосами 212 МКТ280−2-1-НТ. //Энергетик 1994 г. — № 8 — с. 22−24.
- Масленников В.В., Павлов B.C., Ткаченко А. С. Применение теплонасосных установок в тепловых схемах ТЭС. // Энергетическое строительство, 1994, № 2 3 стр.
- Морозюк Т.В. Модель выбора теплового насоса в составе энергетической установки. // Хим. и нефтегазовое машиностроение. -1999 г. № 3-с. 30−32.
- Наумов A.JI. Мини-ТЭЦ очередной бум или объективная потребность российской энергетики. // АВОК, 2005, № 7 — 3 стр.
- Некрасов А.С., Воронина С. А. Состояние и перспективы развития теплоснабжения в России. // Энергосбережение, 2004, № 3 5 стр.
- О некоторых проблемах внедрения мини-ТЭЦ в России. // Новости теплоснабжения, 2006, № 11 с. 41−43.
- Огуречников JI.A. Сравнительный анализ парокомпрессионных и абсорбционных тепловых насосов. // Холодильная техника — 1996 г. -№ 8-с. 8−9.
- Опыт финских фирм использования тепла дизельных установок. //Информационный листок фирмы «Кон Кюр». п/я 7879, штат Джорджия, США.
- Петин А.Ю. Тепловые насосы в теплоснабжении. //Новости теплоснабжения, № 11, 2001 г.
- Петин Ю.М. Опыт десятилетнего производства тепловых насосов в ЗАО «Энергия». //Энергетическая политика, вып. № 3, 2001 г.
- Поваров О.А. Современные мощные парогазовые установки с КПД 5860. // Новое в российской энергетике, 2006, № 9, с. 42−56
- Проблемы использования невостребованных энергетических ресурсов в зоне МКАД. //Холодильная техника. 1999 г. — № 1 — с. 28−29.
- Проценко В.П. Тепловые насосы в капиталистических странах. Современное состояние и направления развития. //Теплоэнергетика, № 3, 1988 г.
- Проценко В.П. Проблемы использования теплонасосных установок в системах централизованного теплоснабжения. //Энергетическое строительство, № 2 1994 г.
- Проценко В.П., Петров С. И., Ларкин Д. К. Анализ энергетической эффективности комбинированного источника теплоснабжения с ТНУ. // Известия ВУЗов. Энергетика. 1991 г., № 7, с. 81−87.
- Радин. Ю.А. Освоение первых отечественных бинарных парогазовых установок. // Теплоэнергетика, 2006, № 7, стр. 4−13
- Салихов А.А. Рациональная загрузка оборудования ТЭС. //
- Энергетические станции, 2006, № 5 с. 47−50.
- Селянкин С.В. Энергетика крупных городов. Современное состояние и развитие. // Энергосбережение, 2006, № 1−2 стр.
- Семенов В.Г. Зарубежный опыт эксплуатации систем теплоснабжения // Энергосбережение, 2005, № 7 3 стр.
- Сергеев В.В. Динамика энергопотребления Московского региона и анализ режимной ситуации зимой 2005/2006г. // Электрические станции, 2006, № 12 с. 9−20.
- Смирнов И.А., Кореннов Б. Е. Иголка Л.П. Система теплоснабжения Северных районов Москвы от Конаковской ГРЭС с применением тепловых насосов. //Теплоэнергетика. 1992 г. — № 11 — с. 33−37.
- Смирнов И.А., Молодюк В. В., Хрилев Л. С. Определение экономической эффективности и областей применения газотурбинных теплофикационных установок средней и малой мощности. //Теплоэнергетика, № 12, 1996 г.
- Современное состояние системы теплоснабжения в Москве и России. // Энергосбережение, 2003, № 4 — 3 стр.
- Соколов Е.А., Мартынов В. А. Энергетические характеристики газотурбинных теплофикационных установок. //Теплоэнергетика, № 12, 1994 г.
- Соколов Ю.Н., Девянин Д. Н., Пищиков С. И. Разработка и испытание на ТЭЦ-28 ОАО «Мосэнерго» лабораторного стенда по апробации схем использования ТНУ в энергетике. //Новости теплоснабжения, № 9, 2000 г.
- Чаховский В.М. Роль и место тепловых насосов в системах централизованного теплоснабжения крупных городов Российской Федерации. //Новости теплоснабжения, № 1, 2003 г 3 стр.
- Шаталов И.К., Лобан М. В. Сравнительный анализ рабочих тел для теплового насоса. Сборник научных трудов «Актуальные проблемы теории и практики инженерных исследований». М.:
- Машиностроение, 1999 г., 106−108 с.
- Швеция, Финляндия: обзор рынка тепловых насосов. // АВОК, 2002, № 1, стр. 40−41.
- Фардиев И., Шитарев И., Гриценко Е. Модернизация Казанской ТЭЦ-1 на основе газотурбинных технологий. // Газотурбинные технологии, март 2004, с. 24−26
- Фомин В.Н., Емельянов В. В., Абдель Гани Хайсам. Способ утилизации теплоты отработавших газов дизелей. //Грузовик & строительные и дорожные машины, № 11, 2002 г.
- Шкур дин В. Г. Использование ТНУ для теплоснабжения очистных сооружений канализации. //Энергосберегающие технологии в области очистки природных и сточных вод М.: 1989 г., с. 35−49.
- Яновский Н.Б., Михайлова С. А. Энергетическая стратегия и развитие теплоснабжения в России. // Энергосбережение, 2003, № 6 — 4 стр.
- Яровой Ю.В. Об опыте управления системами централизованного теплоснабжения в городах Дании. // Новости теплоснабжения, 2006, № 10-с. 17−18.
- Швед П., Новаковский Р., Шымчак П. Утилизация тепловых потерь силовых трансформаторов с помощью тепловых насосов. // Техническая электродинамика, № 5, 1993 г.
- Везиришвили О.Ш., Гоциридзе В. Д. Эффективность использования ТНУ в системе теплоснабжения от ТЭЦ+ГТУ. //Повышение эффективности использования топлива в народном хозяйстве. — т.1. -Рига 1990 г. — с. 240−248.
- Салихов А.А. Комбинированной выработке тепловой и электрической энергии зелёный свет! // Энергетик, 2003, № 2 — с. 10−14
- Кузнецов С.В. Опыт применения поршневых двигателей для комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. // «НЦ», 2004 г.
- Отчёт о НИР «Использование ТНУ в системах теплофикации г.
- Москвы» М., МЭИ, 2001 — 112с.
- Петросян A.JI. Теплонасосная установка для аккумуляции энергии. // Теплоэнергетика, № 1,1992 г.
- Heat pump fundamentals: Proc. of the NATO advanced study inst. On heat pump fundamentals, Espinho, Sept. 1−12, 1980/Ed:Berghmans J. Hague ets: Nishoff, 1983 -XII, 558 p.
- Heat pumps and energy recovery. Pros, of the meet. Aug. 29−31, 1990, Stockholm / Inst, intern, du froid. Paris, 1990.
- Esperiense aapplicative sui sostituti dell' R502 e R22 con miscele a base di R32/ R125/ R134a. / Ferrari D., Corr S., Low R., Lindley A. //Freddo -1994−48, № 5, 438−446 h.
- Das schwedische Modell: Sichere Alternativen fur FCKW //Energie 1995 -47, № 10−50−52 p.112. 50 MW heat-pump converted // Energy Refr. 1995 — 22, № 4−11 p.