Термодинамика форсированных ПГУ с утилизацией тепла уходящих газов и высокотемпературным водород-кислородным перегревом пара

• Автор: Пиралишвили, Гиви Шотович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 196 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Условные обозначения и сокращения Введение
Тенденции развития энергетических установок при производстве тепла и электроэнергии
Энергосберегающие принципы генерации электроэнергии Комбинированные газо-паротурбинные и паротурбинные установки
Высокотемпературные комбинированные установки с водородным перегревом пара
Перспективные технологии водородной энергетики Водород-кислородные технологии производства
высокотемпературного пара Выводы по главе
Термодинамический анализ цикла высокотемпературных комбинированных установок
Термодинамический анализ простого паротурбинного цикла (цикл Ренкина)
Термодинамический анализ простого газотурбинного цикла (цикл Брайтона)
Анализ цикла комбинированной ПТУ Выводы по главе
Вихревая высокотемпературная водород-кислородная камера сгорания
Обоснование выбора конструкции вихревой водород-кислородной камеры сгорания-пароперегревателя Методика расчета камеры сгорания Выводы по главе
Численное моделирование термогазодинамики водород-

кислородной камеры сгорания
Исследование влияния закрутки течения на горение водород-кислородной смеси в среде водяного пара
Численное моделирование аэродинамики малоразмерной водород-кислородной камеры сгорания
Численное моделирование камеры сгорания в двухмерной постановке
Численное моделирование камеры сгорания в трехмерной
постановке
Выводы по главе
Опытное исследование водород-кислородной камеры сгорания
Схема экспериментальной установки Методика обработки экспериментальных данных Метрологическое обеспечение эксперимента и оценка погрешностей измерений
Результаты экспериментальных исследований и их анализ Выводы по главе
Основные результаты и выводы Список использованных источников Приложение А
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
р - давление, Па;
скорость, м/с; р - плотность, кг/м3;
Т- температура, К;
ср- удельная изобарная теплоёмкость, Дж/(кг-К);
()£ - низшая теплота сгорания, кДж/кг;
5 - толщина стенки жаровой трубы, м; р - полнота сгорания топлива; >'
Я - индивидуальная газовая постоянная, Дж/(кг-К);
Ар - гидравлические потери полного давления, Па; к - высота, м;
/ - удельная энтальпия, Дж/(кг-К);
Ст - удельная теплоемкость ,Дж/(кг-К);
БД - потери эксэргии, Дж/кг; диаметр, м;
Е - эксэргия, Дж; е - удельная эксэргия, Дж/кг;
С - массовый расход, кг/с; ''
С - относительный расход;
Е— площадь, м2; к - показатель адиабаты;
6 - удельная работа, Дж/кг;
У — мощность, Вт;
<21 - тепловой поток, Вт;
qт - относительный расход топлива;
5 - энтропия, Дж/(кг-К);
АТ - разность температур, К; <
Н- перепад энтальпии, Дж;

величине полной энтальпии. Это обеспечивает интенсификацию процессов горения и тепломассообмена в камерах сгорания со смешением основного пара с высокотемпературным потоком продуктов сгорания водорода в кислороде (пара) и позволяет сформировать равномерное поле температуры на выходе из вихревого водород-кислородного пароперегревателя, уменьшить геометрические размеры зоны реакции, увеличить
теплонапряженность камеры сгорания и полноту сгорания [53 — 56],
Важной проблемой создания эффективных водород-кислородных паротурбинных и парогазовых энергоустановок является выбор камер сгорания. В таблице 1.2 приведены диапазоны теплоты сгорания топлив и применяемые виды камер сгорания [57].
Для водородного топлива применение классических камер сгорания накладывает свои ограничения, использовать предварительное смешение нельзя из-за взрывоопасности Н2.
Диффузионные камеры сгорания не подходят для углеводородных топлив, из-за образования большого количества загрязняющих веществ. Чтобы этого избежать требуется разработка дополнительных конструкций, что часто экономически не выгодно. При использовании водородного топлива эта проблема не актуальна (продуктом сгорания водорода в кислороде является вода). Следовательно, есть возможность применения диффузионных камер сгорания [55]. По этому принципу организации горения целесообразно проектировать водород-кислородные пароперегреватели.
Рассмотрим особенности конструкций камер сгорания, использующихся в настоящее время для сжигания синтез-газа с высоким содержанием водорода, камер сгорания для сжигания чистого водорода в воздухе и водород-кислородных пароперегревателей (парогенераторов).