Номер части:
Журнал
ISSN: 2411-6467 (Print)
ISSN: 2413-9335 (Online)
Статьи, опубликованные в журнале, представляется читателям на условиях свободной лицензии CC BY-ND

ПРИМЕНЕНИЕ ORC-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН



Науки и перечень статей вошедших в журнал:
DOI:
Дата публикации статьи в журнале:
Название журнала: Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале, Выпуск: , Том: , Страницы в выпуске: -
Данные для цитирования: . ПРИМЕНЕНИЕ ORC-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН // Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале. Технические науки. ; ():-.

Казахстан обладает значительными ресурсами геотермальной воды со средней и низкой температурой. Геотермальное месторождение Капланбек (недалеко от города Чимкент), с температурой воды 80°С, используется для теплоснабжения жилых домов. Рядом с городом Алматы геотермальный источник с температурой 80-120°C используется для отопления теплиц зимой и кондиционирование летом. По состоянию на 2007 год, Казахстан не использует геотермальные ресурсы для производства электроэнергии [1]. По данным Института гидрогеологии и геоэкологии имени У.М. Ахмедсафина возобновляемые ежегодные ресурсы термальных вод в Казахстане для температурных зон 40-100°С и более по объему определены в 10,3 кубических километра, что соответствует 97,1 миллиона тонн условного топлива.

Препятствием к электроэнергетическому использованию геотермальных ресурсов является отсутствие до последнего времени простых и надежных технологий преобразования в электрическую энергию форму геотермальной энергии со средней и низкой температурой.

В последнее десятилетие рядом стран для этих целей освоена технология применения низкокипящих органических теплоносителей (ORC- циклы) [2]. Рабочим телом в данной технологии является вещество, имеющее более низкую, чем у воды, температуру кипения. Благодаря этому, испарение рабочего тела происходит при относительно низкой температуре, что и позволяет использовать низкопотенциальную энергию. На рисунке 1,а приведена схема ORC-цикла без регенератора, на рисунке 1,б – схема ORC-цикла с регенератором. Насос закачивает рабочее тело в жидком состоянии в нагреватель, где при высоком давлении оно испаряется, далее пар попадает в турбину, в которой, расширяясь, совершает работу. Вал турбины вращается и приводит в действие электрогенератор. Отработанный пар охлаждается, и рабочее тело конденсируется. Далее вещество в жидком состоянии попадает в насос и цикл замыкается. В схеме на рисунке 1,б рабочее тело на выходе из турбины попадает в регенератор, где отдает часть тепловой энергии сжатой жидкости, которая направляется в нагреватель. Тепловая энергия может передаваться от источника теплоты к рабочему телу также с использованием промежуточного теплоносителя.

ПРИМЕНЕНИЕ ORC-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Рисунок 1. Схема ORC— циклов: а – без регенерации, б – с регенерацией

Схема органического цикла Ренкина с перегревом в Ts координатах[3] изображена на рисунке 2.

ПРИМЕНЕНИЕ ORC-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Рисунок 2. Органический цикл Ренкина с перегревом

В ряде работ [4,5] экспериментально исследовались эксплуатационные характеристики установок, в которых осуществляются ORC-циклы и их производительность при генерации электроэнергии. В качестве рабочего тела использовались хладагенты HCFC-123, R245fa. Температура рабочего тела в испарителе варьировалась в пределах от 77°С до 83°С. Установлено, что максимальное значение термической эффективности цикла может достигать 5,22%, изоэнтропного КПД турбины 78,7%, а генерируемой электрической мощности 32,7кВт.

Использование в качестве рабочих тел фреонов связано с рядом ограничений экономического и технического характера, что делает данную технологию достаточно сложной и дорогостоящей. Поэтому ведутся поиски новых более простых и доступных рабочих тел для реализации данной технологии.

В данной работе приведены результаты исследований возможности применения в ORC- циклах простых этанол-ацетоновых композиций в качестве рабочих тел для производства электрической энергии от низкопотенциальных геотермальных источников. Исследования проводились на экспериментальном пародинамическом стенде [6] (рисунок 3).

ПРИМЕНЕНИЕ ORC-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Рисунок 3. Общая схема экспериментальной установки

1 — термосифон, 2 — испаритель, 3 — конденсатор, 4,5 — датчики температуры; 6, 8 — регулирующие вентили, 7 — манометр, 9 — тепловая пушка

Для одновременного изменения температур в нескольких точках протяженного контура был разработан быстродействующий  16‑ти канальный автоматизированный измерительный комплекс, состоящий  из аналого-цифрового преобразователя совместимого с персональным компьютером, мультиплексора и датчиков температуры. Система позволяет в автоматическом режиме производить замеры температуры с одновременным формированием массива данных в памяти компьютера. Основные технические характеристики системы приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Технические характеристики 12-битного, 16-канального АЦП

Разрядность 12 бит (без знака)
Число каналов 16
Диапазон измеряемых напряжений От 0 до +5В
Максимальное число измерений 200 измерений в секунду

Особенностью данного прибора является: большое быстродействие (максимальная частота дискретизации составляет до 75 kHz), высокая точность измерений (разрешение АЦП – 12 бит), достаточно большое число каналов (с общей землей 16 шт.), входное сопротивление не менее 1 МОм, время преобразования не более 10 мкс, передача данных осуществляется посредством порта RS-232. Стандарт файла данных позволяет использовать результаты в расчётах Excel.

Исследования проводились в нестационарном режиме при нагреве испарителя водой с температурой 90°С, путем помещения его в бак термостат.

Используемые ниже обозначения термопар и их местоположение на контуре установки указано в таблице 2.

Таблица 2.

Обозначение и местоположение термопар

Обозначение                       Местоположение
1 Выход из испарителя
2 Восходящий поток, на высоте 2м от испарителя
3 Восходящий поток, на высоте 5м от испарителя
4 Вход в конденсатор
5 Выход из конденсатора
6 Нисходящий поток, на высоте 5м от испарителя
7 Нисходящий поток, на высоте 5м от испарителя
8 Вход в испаритель

В ходе экспериментов варьировалось соотношение концентраций этанола и ацетона в диапазоне от 0 до 100%. Полученные данные по диапазону температур начала парообразования в испарителе приведены на рисунке 4.

ПРИМЕНЕНИЕ ORC-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Рисунок 4. Зависимость температуры начала парообразования в системе этанол-ацетон

Анализ результатов эксперимента показывает, что даже при атмосферном давлении (1 бар) диапазон температур является достаточным для получения парового рабочего тела от значительной части геотермальных источников республики Казахстан.

С использованием контура, подобного экспериментальному стенду, при размещении испарителя в теле геотермального массива возможна генерация парового рабочего тела непосредственно в этом массиве, без использования промежуточных теплоносителей, что повышает термодинамическую эффективность данной технологии вследствие отсутствия потерь, возникающих из-за недогрева при передаче теплоты через промежуточный контур.

На рисунке 5 приведены экспериментальные данные по распределению температур на экспериментальном контуре, показывающие, что в контуре происходит естественная циркуляция рабочего тела, что подтверждает принципиальную возможность доставки пара от геотермального массива непосредственно к  паровым установкам, размещаемым на поверхности земли.

ПРИМЕНЕНИЕ ORC-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

Рисунок 5. Зависимость температур в характерных точках от времени

(точки: 1–4 восходящий участок, 4–8 – возврат конденсата)

Следует отметить, что достаточно узкий температурный диапазон «источник – окружающая среда» предопределяет низкие термодинамические коэффициенты полезного действия геотермальных установок. Однако этот факт не препятствует их развитию в силу отсутствия потребности в органическом топливе, а также возможности их когенерационного использования в схемах комплексного электро- и теплоснабжения.

Список литературы:

  1. Абсаметов М.К., Муртазин Е.Ж.Роль и место «гидрогеотермальной энергетики» в «Стратегии устойчивой энергетики будущего Казахстана до 2050 года» // ТОО «Институт гидрогеологии и геоэкологии имени У.М.Ахмедсафина», Алматы, 2013. [Электронный ресурс]. URL:
  2. Белов Г. В., Дорохова М. А. Органический цикл Ренкина и его применение в альтернативной энергетике // Наука и образование. – 2014. – №2. doi: 10.7463/0214.0699165
  3. Chen H., Goswami D.Y., Stefanakos E.K. A review of thermodynamic cycles and working fluids for the conversion of low-grade heat // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2010. – Vol. 14. – P. 3059–3067.
  4. Li J., Pei G., Li Y., Wang D., Ji J. Energetic and exergetic investigation of an organic Rankine cycle at different heat source temperatures // Energy. – 2012. – Vol. 38, no. 1. – P. 85–95.
  5. Kang S.H. Design and experimental study of ORC (organic Rankine cycle) and radial turbine using R245fa working fluid // Energy. – 2012. – Vol. 41. – P.514–524.
  6. Щеклеин С.Е., Стариков Е.В., Немихин Ю.Е, Никитин А.Д., Жуков А.В., Коржавин С.А. Экспериментальное исследование пародинамических систем охлаждения критических элементов в аварийных ситуациях // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». – – №8-9. – С.86-92. doi: 10.15518/isjaee.2015.08-09.011[schema type=»book» name=»ПРИМЕНЕНИЕ ORC-ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН» description=»Рассматривается возможность электроэнергетического использования геотермальныхресурсов республики Казахстан с применением этанол-ацетоновых рабочих тел и испарительных систем грунтового расположения. Показано, что достаточно узкий температурный диапазон «источник – окружающая среда» предопределяет низкие термодинамические коэффициенты полезного действия геотермальных установок. Однако это не препятствует их развитию в силу отсутствия потребности в органическом топливе, а также возможности их когенерационного использования в схемах комплексного электро- и теплоснабжения.» author=»Никитин Александр Дмитриевич, Абдиракан Шадияр Закирулы, Щеклеин Сергей Евгеньевич» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-25″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_31.10.15_10(19)» ebook=»yes» ]
Список литературы:


Записи созданы 9819

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх
https://www.apscuf.org/slot-gacor/https://kip.kapuaskab.go.id/files/slot-online/slot gacorslot gacorslot gacorslot gacorhttps://www.splayce.eu/slot-pulsa/https://snip.eng.unila.ac.id/wp-content/uploads/slot-gacor/https://www.jurnal.stimsurakarta.ac.id/public/journals/https://kobar.umkm.kalteng.go.id/files/slot-gacor/https://www.uniqhba.ac.id/assets/slot-gacor/https://www.staipibdg.ac.id/-/slot-online-gacor/https://disdagperin.bekasikota.go.id/slot-gacor/https://journal.widyatama.ac.id/slot-gacor/https://stis.ac.id/slot-gacor/https://gradosyposgrados.ucjc.edu/ https://www.mope.gm/slot88/https://www.vantru.is/slot88/https://vipnumberbuy.com/slot-deposit-pulsa/https://bio-med.euroasia-science.ru/slot-deposit-dana/https://fastgoal.com/forum/-/slot-gacor/https://www.gamisaulia.com/slot-gacor/https://persianfootball.com/news/wp-content/uploads/2013/01/slot-gacor/https://radiochicha.perugamingshow.com/https://empleabilidad.uigv.edu.pe/slot-gacor/https://civil.annauniv.edu/slot-gacor/https://majubersamagroup.com/slot-gacor/https://fais.psu.ac.th/slot88/https://www.gardencity.university/slot-gacor/http://admission.mnsuam.edu.pk/slot-gacor/https://www.yckmc.edu.hk/slot-gacor/https://www.revistaamexco.com.mx/files/journals/1/articles/51/62c7819f6a734.htmlhttps://www.edithumbs.com/wp-content/uploads/2020/01/slot-gacor-deposit-dana/https://regencyinstitutions.com/uploads/https://beritarajaku.com/http://arc.salleurl.edu/develop/slot-deposit-pulsa/https://www.ducayne100.org/slot-gacor/https://parasolprojects.com/slot-gacor/https://www.kotabaruparahyangan.com/slot-gacor/http://discamino.org/slot-gacor/https://cmc.edu.vn/slot-gacor/https://www.kpsg-solutions.pt/slot-deposit-dana/https://katingankab.go.id/slot-online/http://sintang.go.id/slot-gacor/https://text.co.id/slot-gacor/https://www.stimsurakarta.ac.id/slot-gacor/http://www.loasis-traiteur.com/fileman/https://sipil.ft.unesa.ac.id/slot-gacor/https://kemahasiswaan.unesa.ac.id/slot-gacor/https://empleabilidad.uigv.edu.pe/slot-gacor/https://surjyotsna.org/slot88/https://unitedtowel.com/slot-deposit-pulsa/http://gpm.fe.unesa.ac.id/slot88/https://eapi.sabayon.org/https://www.zeleka.com/slot-gacor/https://nclthailand.com/slot88/https://ft.unesa.ac.id/slot-gacor/https://bot.unesa.ac.id/slot-deposit-pulsa/https://optical.botsolutions.org/slot-gacor/https://www.test-car.pt/slot-gacor/https://ejurnal.methodist.ac.id/files/slot-online/https://jurnal.kwikkiangie.ac.id/files/slot-gacor/https://www.amikmbp.ac.id/slot88/https://ifris.org/slot-gacor/https://biomedicineonline.org/slot-gacor/http://e-journal.sastra-unes.com/slot-gacor/https://www.rtpslotgacor.cc/https://www.fundacionclavel.org/situs-slot-gacor/https://www.fundacionclavel.org/slot88/https://ksrce.ac.in/gacor88/https://sushizobangkok.com/slot88/http://huaplachongnonsea.com/slot-gacor/https://enfermeriadermatologica.org/slot-gacor/http://www.rpchospital.com/slot-gacor/https://www.feiradossofas.pt/slot-gacor/https://sites.google.com/view/slot-gacor-terbaru-hari-ini/https://www.viagsite.com/https://bio-med.euroasia-science.ru/slot-deposit-dana/https://165.22.244.0/https://www.rtppastigacor88.com/http://enfermeriadermatologica.org/slot777/https://slot88.ice.edu.pt/https://belodent.org/-/slot-pulsa/https://history.soc.ku.ac.th/uploads/slot-gacor/https://www.kemasaja.com/slot-gacor/http://www.maktour.co.id/slot-gacor/https://seamolec.org/files/slot-gacor/https://sbyads.ru/slot88/http://www.woconf.com/slot-gacor/https://omnipacgroup.com/slot-gacor/https://icdemolicensewebapi.honeywell.com/https://www.fundacionclavel.org/slot-gacor/ gacor 88https://thejrns.org/slot-gacor/https://ijohmn.com/public/slot-gacor/https://www.kuhoo.com/wp-content/uploads/slot-deposit-dana/http://clc.cet.edu/judi-bola/https://ijorces.org/slot-gacor/https://virtusclean.com/slot-online/https://modernacademy-journal.synceg.net/slot-gacor/https://rumosdainformacao.ivc.br/5unsur3/https://cosy.univrab.ac.id/slot-online/https://staialakbarsurabaya.ac.id/slot-online/https://iat.alfithrah.ac.id/slot-gacor/https://krti.unesa.ac.id/slot-deposit-pulsa/http://jurnal.umsu.ac.id/public/http://jurnal.univrab.ac.id/slot-gacor/https://fbs.unj.ac.id/wp-content/slot-gacor/https://jurnal.ikipjember.ac.id/slot-online/https://itbk.ac.id/slot-online/https://pusbangpmpp.lppmp.untad.ac.id/judi-online/https://apache1.untad.ac.id/slot-gacor/https://revistadeodontologia.facpp.edu.br/public/slot-gacor/