Exergy analysis of a cogeneration system for utilization of waste heat of industrial enterprises

Abstract

Об'єктом дослідження є енергетичні процеси, що відбуваються в когенераційній системі утилізації скидної теплоти промпідприємств у складі паротурбінної установки і абсорбційної теплонасосної установки. Одним з найбільш проблемних місць в ході розробки і проектування таких систем є те, що тепловий розрахунок абсорбційних теплонасосних установок в цілому являє собою досить важку задачу. Це пов'язано з наявністю кількох взаємозалежних теплообмінних апаратів і складності термодинамічних і масообмінних процесів, що протікають в них. В ході дослідження використовувалися сучасні методи аналізу термодинамічних систем, що засновані на застосуванні теоретичного апарату технічної термодинаміки і теорії теплоі масо переносу. На основі математичного моделювання тепло-і масообмінних процесів для даної когенераційної системи побудовано програмний комплекс розрахунку її термодинамічних і ексергетичних характеристик з метою проведення чисельних досліджень показників її енергетичної ефективності. Отримано база даних для розрахунку теплофізичних властивостей водоаміачного розчину з урахуванням зміни його концентрації для ідентифікації параметрів стану розчину в вузлових точках циклів. На основі чисельного експерименту проведено аналіз енергетичних і ексергетичних показників системи при варіюванні 4-х чинників: 1) температури конденсації відпрацьованої водяної пари в паротурбінній установці; 2) температури гріючої технологічної води на вході в парогенератор паротурбінної установки; 3) температури зворотної мережевої води на вході в тепловий насос; 4) масової витрати мережевої води. Отримано узагальнене регресійне рівняння функціонального взаємозв'язку ексергетичних ККД елементів когенераційної системи і всієї системи в цілому. Проаналізовано коефіцієнти впливу ексергетичних ККД елементів на термодинамічну досконалість всієї системи. Завдяки методу ексергетичного аналізу, що використовується в дослідженні, забезпечується можливість виявити природу зовнішніх і внутрішніх втрат як по циклах в цілому, так і по окремих елементах розглянутої когенераційної системи. А також намітити шляхи поліпшення її схеми і конструкції. Ключові слова: ексергетичний аналіз, паротурбінна установка, абсорбційна теплонасосна установка, утилізація скидної теплоти.