Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Производство электроэнергии в гидротермальной системе с преобладанием паров
Условные обозначения : 1 Устья 2 Поверхность земли 3 Генератор 4 Турбина 5 Конденсатор 6 Теплообменник 7 Насос
  Горячая вода
  Холодная вода
  Пары изобутана
  Жидкий изобутан

Двоичные энергетический цикл растения представляют собой тип геотермальной электростанции завода , который позволяет Охладитель геотермальных резервуаров , которые будут использоваться , чем необходимо для сухих пара и флэш пары растений . По состоянию на 2010 год, парогенераторы мгновенного испарения являются наиболее распространенным типом действующих сегодня геотермальных электростанций, которые используют воду с температурой выше 182 ° C (455 K; 360 ° F), которая закачивается под высоким давлением в генерирующее оборудование на поверхность. [1] На геотермальных электростанциях с бинарным циклом насосы используются для перекачивания горячей воды из геотермальной скважины через теплообменник., а охлажденная вода возвращается в подземный резервуар. Вторая «рабочая» или «бинарная» жидкость с низкой температурой кипения , обычно бутан или пентановый углеводород , перекачивается при довольно высоком давлении (500  фунтов на кв. Дюйм (3,4  МПа )) [ необходима цитата ] через теплообменник, где она испаряется. а затем направляется через турбину . Пар, выходящий из турбины, затем конденсируется радиаторами холодного воздуха или холодной водой и возвращается обратно через теплообменник. [2]

Бинарный паровой цикл определяется в термодинамике как энергетический цикл, который представляет собой комбинацию двух циклов, один в области высоких температур, а другой - в области более низких температур. [3]

Введение в двоичные циклы [ править ]

Использование циклов ртуть-вода в Соединенных Штатах восходит к концу 1920-х годов. В 1950-х годах в Нью-Гэмпшире использовалась небольшая установка по производству ртутной воды, производившая около 40 мегаватт (МВт), с более высоким тепловым КПД, чем у большинства электростанций, использовавшихся в 1950-х годах. К сожалению, бинарные паровые циклы имеют высокую начальную стоимость и поэтому не так привлекательны с экономической точки зрения. [4]

Вода является оптимальной рабочей жидкостью для использования в паровых циклах, поскольку она наиболее близка к идеальной рабочей жидкости, доступной в настоящее время. Бинарный цикл - это процесс, предназначенный для преодоления недостатков воды как рабочего тела. Цикл использует две жидкости в попытке приблизиться к идеальной рабочей жидкости. [4]

Характеристики оптимальных рабочих жидкостей [4] [ править ]

Выбор оптимальной рабочей жидкости имеет решающее значение, поскольку они оказывают значительное влияние на производительность бинарных циклов.

  1. Высокая критическая температура и максимальное давление
  2. Низкая тройная температура
  3. Не слишком низкое давление в конденсаторе (вещество с давлением насыщения при температуре окружающей среды слишком низкое)
  4. Высокая энтальпия парообразования (hfg)
  5. Купол насыщения, напоминающий перевернутую букву U
  6. Высокая теплопроводность (хорошие характеристики теплопередачи)
  7. Другие свойства: нетоксичный, инертный, недорогой и легко доступный.

Системы [ править ]

Паровой цикл Ренкина [ править ]

Цикл Ренкина - идеальная форма пароэнергетического цикла. Идеальные условия могут быть достигнуты путем перегрева пара в котле и его полной конденсации в конденсаторе. Идеальный цикл Ренкина не предполагает никаких внутренних необратимостей и состоит из четырех процессов; изоэнтропическое сжатие в насосе, добавление тепла при постоянном давлении в котле, изоэнтропическое расширение в турбине и отвод тепла при постоянном давлении в конденсаторе. [4]

Двойное давление [ править ]

Этот процесс предназначен для уменьшения термодинамических потерь, возникающих в теплообменниках рассола основного цикла. Потери происходят в процессе передачи тепла через большую разницу температур между высокотемпературным рассолом и более низкой температурой рабочего тела. Потери сокращаются за счет обеспечения более точного соответствия между кривой охлаждения рассола и кривой нагрева рабочей жидкости. [5]

Двойная жидкость [ править ]

«Энергия извлекается из потока горячей текучей среды, такой как геотермальная вода, путем прохождения потока во взаимосвязи теплообмена с рабочей текучей средой для испарения последней, расширения пара через турбину и конденсации пара в обычном цикле Ренкина. Дополнительная мощность получается во втором цикле Ренкина за счет использования части горячей жидкости после теплообмена с рабочей жидкостью для испарения второй рабочей жидкости, имеющей более низкую точку кипения и более высокую плотность пара, чем первая жидкость ». [6]

Электростанции [ править ]

В промышленном производстве находится множество электростанций с бинарным циклом:

  • Олкария III , Кения
  • Маммот-Лейкс , Калифорния, США [7]
  • Стимбот-Спрингс (Невада) , США [8]
  • Электростанция Те Хука , Новая Зеландия [9]

Электростанции с двойным циклом имеют тепловой КПД 10-13%. [10]

См. Также [ править ]

  • Геотермальное электричество
  • Рабочая жидкость

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Программа геотермальных технологий: гидротермальные энергетические системы" . Программа «Геотермальные технологии»: Технологии . Министерство энергетики США по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EERE). 2010-07-06 . Проверено 2 ноября 2010 .
  2. ^ Скотт, Вилли (15 ноября 2010 г.). «Геотермальные электростанции и как они производят экологически чистую электроэнергию» . Яркий хаб.
  3. ^ Çengel Юнус А. & Michael A. Boles (2002). Термодинамика: инженерный подход, седьмое издание . Бостон: Макгроу-Хилл. С. Глава 10.
  4. ^ a b c d [Ченгель, Юнус А., Майкл А. Болес. «Глава 10: Пар и комбинированные энергетические циклы». Термодинамика: инженерный подход. 7-е изд. Бостон: Макгроу-Хилл, 2002. 557-89. Print.], Доп. Текст.
  5. ^ Рональд ДиПиппо (2008). Геотермальные электростанции: принципы, применение, примеры из практики и влияние на окружающую среду . Амстердам: Баттерворт-Хайнеманн.
  6. ^ "ДВОЙНОЙ ЦИКЛ ЖИДКОСТИ" . США, Патент № 3795103 . 1974 г.
  7. ^ "Геотермальная электростанция Mammoth Pacific, удостоенная экологической награды штата Калифорния" . Ормат. 20 августа 2009 г.
  8. ^ "Стимбот Спрингс" .
  9. ^ "Геотермальная электростанция Те Хука" . Глобальная энергетическая обсерватория.
  10. ^ Рональд ДиПиппо (2007). Геотермальные электростанции, второе издание: принципы, применения, примеры из практики и воздействие на окружающую среду . Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. п. 159. ISBN. 0-7506-8620-0.

Внешние ссылки [ править ]

  • Разработка скважинного насоса для выработки электроэнергии с двойным циклом с использованием геотермальной воды