МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
213
2. Схема с ДГА без
подогрева потока газа
(электроснабжение
потребителя)
ГВЫХ
Э
ГВХ
е
η
E
E
E
3. Схема с ДГА с
подогревом потока
газа после детандера
(электро-и хладоснаб-
жение потребителя)
ГВЫХ
Э
ХЛВЫХ
ГВХ
ХЛВХ
е
η
E
E
E
E
E
4. Схема с ДГА с
подогревом потока
газа перед детандером
(электроснабжение
потребителя)
ГВЫХ
Э
ГВХ
ТВХ
е
η
E
E
E
E
5. Схема с ДГА с
подо-гревом потока
газа перед
и после
детандера (электро-и
хладоснабжение
потребителя)
ГВЫХ
Э
ХЛВЫХ
ГВХ
ХЛВХ
ТВХ
е
η
E
E
E
E
E
E
В расчѐтах были приняты следующие исходные данные: плотность
транспортируемого природного газа - 0,75 кг/м
3
; относительный КПД детандера -
0,85; температура газа до детандера принята +130°C; температура, теплоносителя
составила +10°C; температура охлаждающей жидкости + 8 °C.
Эксергия потока природного газа:
пот
пот
пот
0
0
пот
0
(
)
(
) ,
E
G
h
h
T s
s
(1.1)
где
пот
G
- массовый расход газа, кг/с;
пот
h
,
0
h
- энтальпия газа при текущих параметрах и
параметрах окружающей
среды, кДж/кг;
0
T
- температура окружающей среды, К;
пот
s
,
0
s
- энтропия газа, кДж/(кг·К).
Рассчитывается эксергия тепла:
теп
теп
0
теп
(1
/
),
E
Q
Т
T
(1.2)
где
теп
Q
- подводящее тепло, кВт;
теп
T
- температура подводящего тепла, К.
Рассчитывается эксергия холода:
хол
хол
0
хол
(
/
1),
E
Q
Т
T
(1.3)
где
хол
Q
- отводящий поток холода, кВт;
хол
T
- температура отводящего потока холода, К.
Температура потока, который направляется потребителю:
б
м
ср.лг
б
м
,
ln(
/
)
Т
Т
T
T T
(1.4)
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
214
где
б
Т
– максимальная температуры потока, К;
м
Т
– минимальная температуры потока, К.
Рассчитывается эксергия электроэнергии по:
,
э
э
E
N
(1.5)
где
э
N
– электрическая мощность, кВт.
Величины эксергий и эксергетических КПД
после расчета отображены в
табл.2, [3].
Таблица 2
Схема
Эксергия
электроэнерги
и
Е
Э
, кВт
Эксергети-
ческий КПД,
е
%
1. Схема с дросселированием
-
50,31
2. Схема без подогрева потока газа
5115
88,99
3. Схема подогрева потока газа
после детандера
4851
83,66
4. Схема с подогревом потока газа
перед детандером
6280
81,78
5. Схема подогрева потока газа
перед и после детандера
5598
80,99
Схема №1. Дросселирование
При исследовании воздействия параметров процессов на эффективность
использования ДГА вместо дросселя необходимо
учитывать влияние различных
факторов на эксергетический КПД. Важными параметрами являются давления при
входе и на выходе, температуры газа при входе в ГРП, массовый расход газа и
температура окружающей среды.
Процесс при дросселировании газа – адиабатический. В этом случае
технологический перепад давления газа после прохождения через детандер полезно
не используется.
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
215
Рис.1. Влияние температуры
газа при входе
на ГРП на эксергетический КПД дросселя
Рассчитанные результаты
для ГРП изображены на
графике (рис.1).
Повышение температуры
газа на входе в ГРП
приводит к увеличению
его энтропии на выходе
из-за
увеличения
тепловых
потерь
и
повышения необратимо-
сти процесса. Увеличение
энтропии
означает, что
возрастает
бесполезная
составляющая
энергии
газа,
которую
нельзя
использовать
для
выполнения работы. В
связи с чем, эксергия газа
на выходе уменьшается.
