Научный архив: статьи

Генерация электроэнергии — это самая распространенная область использования низкопотенциальной энергии сжиженного природного газа. Соответствующие технологии и схемные решения изучаются и усовершенствуются. В работе представлен термодинамический анализ с элементами эксергетического метода одноконтурной низкотемпературной энергетической установки для выработки электроэнергии, использующей низкопотенциальную теплоту криопродукта. Выполненный анализ позволил определить эксергетическую эффективность, потоки эксергии, потери в каждом элементе, и другие параметры, характеризующие работу установки. Результаты показали, что эксергетическая эффективность ηе при начальной температуре криопродукта Т = 111,6 К составит 0,7. Предложенная методика и результаты термодинамического анализа одноконтурной низкотемпературной энергетической установки целесообразно использовать при решении проблемы оптимизации и прогнозирования работы одноконтурных и многоконтурных НЭУ для получения дополнительной электроэнергии

В данной работе проведена предпроектная оценка одно-, двух- и трехконтурных низкотемпературных энергетических установок (НЭУ) для криогенных систем аккумулирования энергии с учетом их технических характеристик, проведено расчетное исследование показателей эффективности по уточненной общей методике комплексного проектирования НЭУ для выполнения расчета и анализа энергетических характеристик НЭУ с учетом их особенностей, а также выбрана наиболее эффективная НЭУ для криогенной системы аккумулирования энергии путем выбора оптимальных параметров низкотемпературных энергетических установок.

В статье представлен детальный технико-экономический анализ криогенного аккумулятора энергии, работающего по циклу Гейландта. На основе разработанной математической модели, включающей уравнения теплового баланса теплообменников, работы компрессора и детандера, определены оптимальные параметры системы. Модель учитывает коэффициенты теплопередачи и термодинамические свойства рабочего тела. Расчеты проводились с шагом по давлению 1 бар и шагом по параметру M 0,05. Установлено, что при доле отводимого рабочего тела M = 0,7 и давлении 51 бар достигаются минимальные удельные энергозатраты 0,1272 кВт при стоимости оборудования 5047,8 $. Проведенный сравнительный анализ с циклом Линде выявил ключевые преимущества схемы Гейландта в диапазоне средних давлений (50–300 бар). Особое внимание уделено исследованию влияния параметра M на эффективность системы — показано, что его увеличение свыше 0,7 приводит к снижению общего КПД. Экономическая оценка выполнена с использованием современных моделей расчета стоимости: для компрессора, теплообменников и детандера. Результаты включают: 1 — графики зависимости энергопотребления и стоимости от давления; 2 — фронт Парето для многокритериальной оптимизации; 3 — таблицу оптимальных параметров (M = 0,7, P = 51 бар); 4 — сравнительные характеристики с циклом Линде. Основной вывод исследования: цикл Гейландта демонстрирует лучшие показатели энергоэффективности в области средних давлений (50–100 бар), обеспечивая на 12–15 % меньшие энергозатраты по сравнению с традиционными решениями. Полученные результаты имеют практическую значимость для проектирования промышленных криогенных систем хранения энергии, особенно в комбинации с возобновляемыми источниками

Проведено исследование по оптимизации контура регазификации криогенной системы накопления энергии, работающей по циклу Брайтона с промежуточным перегревом пара. На основе математического моделирования проведен анализ термодинамических параметров цикла, включая расчет мощности, термического и эксергетического КПД, а также стоимости оборудования. Установлено, что использование воздуха и азота в качестве рабочих тел обеспечивает схожую рентабельность. Эксергетический анализ выявил значительные потери в компрессоре и теплообменных аппаратах, связанные с температурным напором. Оптимальная конфигурация системы достигается при степени повышения давления в компрессоре в 5 раз и минимальном температурном напоре 1 К. Результаты демонстрируют потенциал применения цикла Брайтона для повышения энергоэффективности криогенных систем