Стенд для исследования смесительного теплообменника-испарителя низкопотенциальной энергоустановки

УДК 62-976:536-247

Стенд для исследования смесительного

теплообменника-испарителя низкопотенциальной

энергоустановки

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

Рассмотрены метод и оборудование для экспериментального исследования про-

цессов тепломассообмена в смесительном аппарате, где теплообмен происходит

на границе раздела двух фаз. Данный процесс необходим для передачи теплоты к

кипящему веществу. Эффективность теплопередачи в аппарате исследуемой кон-

струкции выше, чем в аппаратах, реализующих теплообмен через стенку. В случае

применения смесительных теплообменных аппаратов можно добиться недорекупера-

ции, близкой к нулю. В силу сложности математической модели процесса кипения в

смесительном аппарате данный процесс изучен слабо. Спроектирован и изготовлен

лабораторный стенд для качественного наблюдения эффекта выпаривания углеводо-

родов в среде горячего теплоносителя. В установке заложена возможность тестиро-

вания различных типов теплообменных аппаратов с целью оценки их эффективности.

Разработана методика проведения эксперимента на предполагаемых параметрах

работы парорасширительного органического цикла Ренкина.

Ключевые слова:

смесительный теплообменный аппарат, органический цикл Рен-

кина, теплообмен, недорекуперация

Постановка задачи.

По данным министерства энергетики Рос-

сийской Федерации за 2014 г., установленная мощность парка дей-

ствующих электростанций по типам генерации имеет следующую

структуру: 21 % — это объекты гидроэнергетики, 11 % — атомные

электростанции и 68 % — тепловые электростанции. При этом, по

данным Американского совета по энергоэффективной экономике

(American Council for an Energy-Efficient Economy — ACEEE), КПД

тепловых электростанций России крайне низок [1].

Таким образом, в тепловой энергетике сохраняет актуальность во-

прос более рационального и полного использования теплоты сгорания

топлива (уголь, газ). Применение установок, работающих на низкопо-

тенциальной теплоте, например, по органическому циклу Ренкина

(ORC) позволяет использовать для генерации электрической мощности

теплоту с температурным уровнем +100…+150 ºС, использование кото-

рой в паротурбинной установке (ПТУ) неэффективно [2–4].

Описание физической сущности процесса.

Схема ORC-установки

включает минимум два теплообменных аппарата (ТОА), расширитель-

ную машину и насос. Эффективность установок определяется сово-