АНАЛИЗ ЭКОНОМИИ ЗАТРАТ ЭНЕРГИИ В КРИОГЕННЫХ СИСТЕМАХ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Определение экономии затрат энергии вследствие реализации принципа регенерации холода относится к числу трудноразрешимых задач эксергетического анализа криогенных систем. В статье рассмотрен способ оценки экономии затрат энергии, обусловленной наличием в схеме криогенной установки теплообменных аппаратов. Проведены расчеты этой экономии для рефрижераторного и ожижительного режимов работы криогенной азотной установки, работающей по простому дроссельному циклу. Способ нахождения экономии является приближенным. Он показал, что для простого дроссельного цикла использование теплообменного аппарата позволяет уменьшить затраты энергии примерно на 30 % независимо от режима работы установки. При этом применение теплообменника дает возможность избежать проблем, связанных с использованием работы, полученной в детандере. Анализ результатов проведенных вычислений показал, что рассматриваемая экономия практически не зависит от режима работы. Для рассчитанных систем определены минимальные давления рабочего тела после компрессора, необходимые для получения заданного количества продукта требуемого качества. Выполненные для цикла Линде расчеты показали, что эта величина зависит от режима работы установки, но существенно меньше давления в цикле. Представленный подход к определению экономии затрат энергии в низкотемпературных системах, обусловленной наличием в их схемах теплообменных аппаратов, может быть применен и для энергетической установки. Для этого нужно переопределить назначение этих аппаратов и изменить в соответствии с ним уравнения эксергетических балансов.

1. Григорьев, В. А. Теплои массообменные аппараты криогенной техники / В. А. Григорьев, Ю. И. Крохин. М.: Энергоиздат, 1982. 312 с.

2. Бродянский, В. М. Термодинамические основы криогенной техники / В. М. Бродянский, А. М. Семенов. М.: Энергия, 1980. 448 с.

3. Троценко, А. В. Метод определения и анализ составляющих эксергетических потерь в теплообменных аппаратах / А. В. Троценко // Технические газы. 2007. № 1. С. 56–62.

4. Троценко, А. В. Предельные эксергетические потери в теплообменном аппарате дроссельной ступени окончательного охлаждения криогенной системы / А. В. Троценко // Технические газы. 2007. № 2. С. 56–60.

5. Троценко, А. В. Анализ работоспособности многопоточных теплообменных аппаратов / А. В. Троценко // Технические газы. 2003. № 2. С. 9–16.

6. Троценко, А. В. Восстановление термодинамической работоспособности двухпоточного теплообменника в цикле высокого давления путем изменения расхода / А. В. Троценко, М. В. Поддубная // Технические газы. 2012. № 1. С. 56–61.

7. Троценко, А. В. Восстановление термодинамической работоспособности теплообменника в цикле высокого давления путем варьирования технических потерь / А. В. Троценко, М. В. Поддубная // Вестник Международной академии холода. 2012. № 3. С. 39–44.

8. Троценко, А. В. Анализ эксергетического КПД как критерия термодинамической эффективности низкотемпературных систем / А. В. Троценко // Технические газы. 2015.№ 6. С. 23–30.

9. Архаров, А. М. Криогенные системы: основы теории и расчета / А. М. Архаров, И. В. Марфенина, Е. И. Микулин. М.: Машиностроение, 1988. 454 с.

10. Троценко, А. В. Термодинамическая идеализация процессов и циклов низкотемпературных систем / А. В. Троценко // Технические газы. 2008. № 2. С. 56–61.