Повышение эффективности тепловых двигателей утилизацией тепла отработавших газов с применением теплонасосной установки

• Автор: Лобан, Мальвина Васильевна
• Шифр специальности: 05.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Глава I Обзор способов утилизации тепла тепловых двигателей

1.1. Утилизация тепла отработавших газов ГТУ

1.1.1. Теплофикационные ГТУ

1.1.2. ПГУ

1.1.3. ГТУ в схеме с ШУ

1.2. Утилизация тепла отработавших газов дизелей

1.3. Теплонасосные установки

1.3.1. Классификация ТНУ

1.3.2. Компрессионные ТНУ

1.3.3. Рабочие агенты для ТНУ

1.3.4. Источники низкопотенциального тепла

1.3.5. ТНУ с приводом от тепловых двигателей
1.4. Факторы, сдерживающие развитие ТНУ
1.5. Обоснование выбора задач исследования
Задачи исследования
Выводы по первой главе
Глава II Эффективность ТНУ и анализ потерь в её элементах
2.1. Реальный цикл ТНУ и общие характеристики потерь
2.2. Методика теплового расчета компрессионной ТНУ
2.3. Потери в элементах ТНУ
2.3.1. Внешние потери
2.3.2 Внутренние потери
2.4. Влияние внешних условий на работу ТНУ
2.5. Влияние перегрева рабочего агента перед компрессором
Выводы по второй главе
Глава III Работа ТНУ с приводом от тепловых двигателей
3.1. ТНУ с приводом от дизеля
3.1.1. Определение основных параметров дизеля
3.1.2. Утилизация тепла в ТНУ с дизельным приводом

3.1.3. Температурные характеристики дизеля
3.2. ТНУ с приводом компрессора от ГТУ
3.2.1. Одновальная газотурбинная установка
3.2.2. Двухвальная газотурбинная установка
3.2.3. Определение количества тепла и температуры
отработавших газов
3.2.4. Утилизация тепла в ТНУ с приводом от ГТУ
3.2.4.1. Схема с приводом ТНУ от ГТУ и утилизацией
отработавших газов
3.2.4.2. Схема с углубленной утилизацией тепла ГТУ
Выводы по третьей главе
Глава IV Влияние различных рабочих тел на работу компрессора
4.1. Зависимость процесса сжатия от к и R
4.2. Сжатие в поршневом компрессоре
4.3. Сжатие в центробежном компрессоре
4.3.1. Работа и степень повышения давления в компрессоре
4.3.2. Потери в компрессоре и его КПД
4.4. Сравнение КПД компрессоров разного типа
Выводы по четвертой главе
Глава V Экспериментальное исследование теплонасосной
установки
5.1. Экспериментальная установка
5.2. Измеряемые параметры, приборы для их измерения и оценка
погрешностей измерения
5.3. Методика проведения испытаний и анализа
экспериментальных данных
Выводы по пятой главе
Выводы
Литература
Приложение

Условные обозначения
ДВС - двигатель внутреннего сгорания;
ГТУ - газотурбинная установка;
ПТУ - паротурбинная установка;
ПТУ - парогазовая установка;
ВЭР - вторичные энергоресурсы;
ТНУ - теплонасосная установка;
ОГ - отработавшие газы;
КИТ - коэффициент использования топлива;
ИНТ - источник низкопотенциального тепла;
ИВТ - источник тепла высокого потенциала;
Т0.с. - температура окружающей среды;
Т„ -температура испарения (кипения) рабочего агента в испарителе ТНУ;
Тк - температура конденсации рабочего агента в конденсаторе ТНУ;
ТвЬ Тв2 - температура теплопотребителя на входе и выходе из ТНУ;
Тнь Т„2 - температура ИНТ на входе и выходе из испарителя ТНУ; р - коэффициент преобразования идеального цикла ТНУ (обратного Карно); Рд - коэффициент преобразования действительного цикла ТНУ;
АТ„ - температурный напор в испарителе ТНУ;
ДТК -температурный напор в конденсаторе ТНУ;
ДТпо - потери в переохладителе ТНУ;
ДТдр - потери в дросселе ТНУ;
ДТкр -потери в компрессоре ТНУ;
ДТ,/ - потери при отнятии перегрева в конденсаторе ТНУ;
Ткр - критическая температура;
Nnp - мощность компрессора;
Q - теплопроизводительность;
Qo - холодопроизводительность (теплота, полученная в испарителе от ИНТ); Qr - теплота, отдаваемая теплопотребителю;
LK - затрачиваемая в компрессоре работа.

V = ОхУ,м3/с.
9. Тепловой поток в испарителе
<20=Схд0, кВт.
10. Тепловой поток в переохладителе
кВт.
11. Удельный расход энергии
ТНУ ~ ~
12. Электрическая мощность компрессора
мэ=Этнхвв. кВт.
13. Коэффициент преобразования

м = э~~-
^ТНУ
14. Средняя температура нижнего источника тепла
Т„ = Т"' +/"2 ,К.
ис/, Гр >
1п^-
Т.г
15. Средняя температура верхнего источника тепла
г _ ^»1 + ^»2 т,-
•сг ~—т~~’
1п-**-
Т.г
16. Удельный расход механической энергии в идеальном цикле

Эв =1—

Все необходимые для расчета параметры рабочих агентов 11-22, Л-134а и Ш42Ь подробно представлены в приложении.
Далее приведена блок-схема программы расчета компрессионной ТНУ на ПЭВМ, включающая в себя основные, описанные выше, этапы.