Теплонасос

КАК НАДСТРОЙКА НАД ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ ЦИКЛОМ РЕНКИНА

Известно много работ, направленных на повышение КПД па­ротурбинных электростанций с помощью различных комбинирован­ных циклов с высокотемпературными «надстройками», которые теоретически позволяют повысить КПД от существующих значений 33—36 до 50% (МГД-генераторы, циклы Ренкина на парах метал­лов и т. д.).

Как показано В [6], абсорбционный тепловой насос (см. гл. 2) также может повысить КПД цикла Ренкина на водяном паре до 40—50% за счет повышения потенциала сбросного тепла.

Рабочее тело абсорбционного цикла — водяной пар, абсорбер — окись кальция. Теплонасосный цикл показан в Г — 5 диаграмме на рис. 7.38. Линия 1-2 — производство водяного пара при 700 °С (давление 10 МПа, теплота испарения 4450 кДж/кг). Процесс 2-3 — охлаждение пара до 310 °С, процесс 3-4 — конденсация при постоянной температуре, после чего по линии 4-5 давление и тем­
пература снижаются до 0,01 МПа и 45 °С. Полученная вода снова обращается в пар по линии 5-6 за счет конденсации пара цикла Ренкина, т. е. использования его сбросного тепла. Затем пар пере­гревается по линии 6-7 до 320 °С и абсорбируется окисью. кальция (7-8) по уравнению

Са0+Н20(пар)^Са(0Н)2+

-{-80 кДж/моль.

Гидрат окиси кальция нагревает­ся по линии 8-1 от 320 до 700 °С, а окись кальция возвращается к первоначальному состоянию при 320 °С по линии 9-10. Теплота, выделяющаяся в процессе 7-8 при 320 °С, идет на получение па­ра в обычном цикле Ренкина.

Точки со штрихами на рис. 7.39 показывают возможность по­лучения тепла для цикла Ренки­на не при 320, а при 510 или 560° С (циклы 5'-6'-7'-8' и 5"-6"-7"-8" соответственно).

В расчетах КПД всей схемы предполагалось, что высокотемпе­ратурный абсорбционный цикл имеет такой же КОП, как и низко­температурный. Отмечено, что в Европе и Японии стоимость элек­троэнергии складывается на 67% из топливной и на 25 % — из ка­питальной составляющих, поэтому экономия 33% топлива позволя­ет вложить в надстройку такие же капитальные затраты, как и в в основной цикл, без повышения стоимости электроэнергии. Эконо­мию капиталовложений можно получить за счет существенного уменьшения потребности в градирнях и снижения давления в цикле Ренкина от 25 до 10 МПа. Кроме того, упомянуты возможности использования аккумуляторов тепла в теплонасосной установке и применения схемы для судовых двигателей.