• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
29.09.2023
ПНИПУ
656

Технология Пермского Политеха увеличит экономическую эффективность газотурбинных установок

4.3

Во многих областях промышленности — нефтегазовой, деревоперерабатывающей, энергетической, в качестве источника энергии используются газотурбинные установки. Газовая турбина представляет собой тепловой двигатель, в котором химическая энергия топлива преобразуется сначала в теплоту, а затем в механическую энергию. Они очень надежны и высокопроизводительны. Применение таких установок на электростанциях обеспечивает население теплом, светом и другой энергией в больших количествах. При разработке наземных газотурбинных установок важно соблюдать параметры экономичности вне зависимости от климатических условий. Повышенные температуры наружного воздуха отрицательно воздействуют на энергетическую и экономическую эффективность установок. В связи с этим актуальна разработка решений, которые сократят негативное влияние высоких температур. Ученые Пермского Политеха предложили способ охлаждения воздуха для газотурбинной установки на основе полного испарения капель воды в оросительной камере.

Технология Пермского Политеха увеличит экономическую эффективность газотурбинных установок
Технология Пермского Политеха увеличит экономическую эффективность газотурбинных установок / © Getty images / Автор: Анастасия Кожевникова

Статья опубликована в журнале «Математические методы в технологиях и технике». Работа выполнена по заказу «Газпром добыча Оренбург». Специалисты инженерно-технического центра компании содействовали проведению исследования.

Одним из важных факторов работы газотурбинной установки является коэффициент полезного действия. Это характеристика эффективности устройства в отношении преобразования или передачи энергии. Жаркие климатические условия приводят к падению этого показателя, для его повышения нужно охладить воздух, поступающий в установку. Решением проблемы является адиабатическое охлаждение, это процесс понижения температуры воздуха без изменения общего теплосодержания системы. Это означает, что тепло никуда не отводится (как, например, в кондиционере).

«Самым простым примером адиабатического охлаждения является фонтан. Вокруг фонтана всегда прохладно, так как воздух охлаждается за счет того, что отдает свое тепло каплям воды, а те, в свою очередь, частично испаряются. Водяной пар при этом смешивается с воздухом. Таким образом, сумма теплоты в воздухе не поменялась, но произошло ее перераспределение: от воздуха теплота перешла к пару. Пар при этом относительно холодный. На этом принципе основана работа оросительных камер, по сути своей напоминающие фонтаны, только лишь спрятанных в некий корпус», – объясняет аспирант кафедры «Общая физика» Пермского Политеха Алексей Костыря.

По мнению исследователей, осуществить адиабатическое охлаждение воздуха возможно методом непосредственного впрыска воды в воздушный поток. Однако при технической реализации такого охлаждения важно, чтобы капли жидкости не попали во входное устройство установки. Из-за этого может возникнуть опасность образования влажной пыли, которая быстро образует плотный слой и резко повышает гидравлическое сопротивление. Ученые предлагают решить данную проблему, организовав полное испарение капли во время ее нахождения в оросительной камере.

В ходе работы рассматривалось испарение капли, движущейся равномерно в потоке сухого воздуха. Воздух обтекает каплю с определенной постоянной скоростью. Так как он не насыщен влагой, то вода из капли непрерывно испаряется и отводится набегающим воздушным потоком. Ученые определили зависимость уменьшения радиуса капли от времени контакта с воздухом. И выяснили, что изменение размера капли при начальном радиусе один миллиметр составило 0,75 процента за 10 секунд.

Исследователи отмечают, что оросительная камера в газотурбинной установке ограничена в объеме, поэтому для внедрения технологии с полным испарением капли необходимо выбирать меньшие радиусы капель. В связи с этим необходимо применять мелкодисперсный (вплоть до туманообразования) распыл воды. Осуществление такого распыла возможно с помощью использования форсунок или ультразвука.

Ученые доказали, что применение технологии охлаждения воздуха для газотурбинной установки результативна и перспективна. Ее реализация сократит отрицательное воздействие повышенных температур наружного воздуха на экономическую эффективность энергетических установок, основанных на газотурбинных технологиях.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Вчера, 14:55
Татьяна

Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.

10 июля
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

10 июля
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

Вчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

8 июля
Полина Меньшова

Ученые из Великобритании предложили психофизиологическую модель, объясняющую, как именно физические упражнения облегчают симптомы депрессии. Особенно она применима к аэробной нагрузке, например ходьбе, подъему по лестнице, бегу.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно