Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко

Рассмотрен новый термодинамический цикл с высокой степенью регенерации, использующий солнечную энергию и энергию окружающей среды в форме психрометрической разности температур. Особенностью цикла является высокий коэффициент полезного действия, значительно превышающий КПД газотурбинных установок,...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2015
Hauptverfasser:	Халатов, А.А., Северин, С.Д., Бродецкий, П.И., Майсоценко, В.С.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2015
Schriftenreihe:	Доповіді НАН України
Schlagworte:	Енергетика
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95692
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко / А.А. Халатов, С.Д. Северин, П.И. Бродецкий, В.С. Майсоценко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 1. — С. 72-79. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-95692
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-956922025-02-09T13:38:00Z Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко Субатмосферний зворотний цикл Брайтона з регенерацiєю вихiдної теплоти за циклом Майсоценка Brayton’s subatmospheric inverse cycle with regeneration of output heat by Maisotsenko’s cicle Халатов, А.А. Северин, С.Д. Бродецкий, П.И. Майсоценко, В.С. Енергетика Рассмотрен новый термодинамический цикл с высокой степенью регенерации, использующий солнечную энергию и энергию окружающей среды в форме психрометрической разности температур. Особенностью цикла является высокий коэффициент полезного действия, значительно превышающий КПД газотурбинных установок, работающих по циклу Брайтона. Показано, что при малой мощности (до 10 кВт) установка может использовать для производства электричества только психрометрическую и солнечную энергию. Розглянуто новий термодинамiчний цикл з високим ступенем регенерацiї, що використовує сонячну енергiю i енергiю навколишнього простору у формi психрометричної рiзницi температур. Особливiстю циклу є високий коефiцiєнт корисної дiї, який значно перевищує КПД газотурбiнних установок, що працюють за циклом Брайтона. Показано, що при малiй потужностi (до 10 кВт) установка може використовувати для виробництва електрики тiльки психрометричу i сонячну енергiю. The novel thermodynamic cycle with a high regeneration rate using a solar energy and the environment energy in the form of a psychrometric temperature difference is considered. The primary cycle feature is the high thermal efficiency exceeding significantly the efficiency of gas turbines, based on the Brayton cycle. It is shown that, at the low turbine power (up to 10 kW), this unit can operate using only the psychrometric and solar energies for the electricity production. Идея и авторские права на схему газотурбинной установки, работающей по субатмосферному обратному циклу Брайтона с утилизацией теплоты по М-циклу, принадлежат PBCorporation (USA). Расчеты цикла выполнены по компьютерной программе PBCorporation (USA). 2015 Article Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко / А.А. Халатов, С.Д. Северин, П.И. Бродецкий, В.С. Майсоценко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 1. — С. 72-79. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95692 629.7.036 ru Доповіді НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Енергетика Енергетика
spellingShingle	Енергетика Енергетика Халатов, А.А. Северин, С.Д. Бродецкий, П.И. Майсоценко, В.С. Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко Доповіді НАН України
description	Рассмотрен новый термодинамический цикл с высокой степенью регенерации, использующий солнечную энергию и энергию окружающей среды в форме психрометрической разности температур. Особенностью цикла является высокий коэффициент полезного действия, значительно превышающий КПД газотурбинных установок, работающих по циклу Брайтона. Показано, что при малой мощности (до 10 кВт) установка может использовать для производства электричества только психрометрическую и солнечную энергию.
format	Article
author	Халатов, А.А. Северин, С.Д. Бродецкий, П.И. Майсоценко, В.С.
author_facet	Халатов, А.А. Северин, С.Д. Бродецкий, П.И. Майсоценко, В.С.
author_sort	Халатов, А.А.
title	Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко
title_short	Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко
title_full	Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко
title_fullStr	Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко
title_full_unstemmed	Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко
title_sort	субатмосферный обратный цикл брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу майсоценко
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2015
topic_facet	Енергетика
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/95692
citation_txt	Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко / А.А. Халатов, С.Д. Северин, П.И. Бродецкий, В.С. Майсоценко // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2015. — № 1. — С. 72-79. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT halatovaa subatmosfernyjobratnyjciklbrajtonasregeneraciejvyhodnojteplotypociklumajsocenko AT severinsd subatmosfernyjobratnyjciklbrajtonasregeneraciejvyhodnojteplotypociklumajsocenko AT brodeckijpi subatmosfernyjobratnyjciklbrajtonasregeneraciejvyhodnojteplotypociklumajsocenko AT majsocenkovs subatmosfernyjobratnyjciklbrajtonasregeneraciejvyhodnojteplotypociklumajsocenko AT halatovaa subatmosfernijzvorotnijciklbrajtonazregeneraciêûvihidnoíteplotizaciklommajsocenka AT severinsd subatmosfernijzvorotnijciklbrajtonazregeneraciêûvihidnoíteplotizaciklommajsocenka AT brodeckijpi subatmosfernijzvorotnijciklbrajtonazregeneraciêûvihidnoíteplotizaciklommajsocenka AT majsocenkovs subatmosfernijzvorotnijciklbrajtonazregeneraciêûvihidnoíteplotizaciklommajsocenka AT halatovaa braytonssubatmosphericinversecyclewithregenerationofoutputheatbymaisotsenkoscicle AT severinsd braytonssubatmosphericinversecyclewithregenerationofoutputheatbymaisotsenkoscicle AT brodeckijpi braytonssubatmosphericinversecyclewithregenerationofoutputheatbymaisotsenkoscicle AT majsocenkovs braytonssubatmosphericinversecyclewithregenerationofoutputheatbymaisotsenkoscicle
first_indexed	2025-11-26T08:01:15Z
last_indexed	2025-11-26T08:01:15Z
_version_	1849839146457104384
fulltext	оповiдi НАЦIОНАЛЬНОЇ АКАДЕМIЇ НАУК УКРАЇНИ 1 • 2015 ЕНЕРГЕТИКА УДК 629.7.036 Академик НАН Украины А.А. Халатов, С. Д. Северин, П.И. Бродецкий, В.С. Майсоценко Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко Рассмотрен новый термодинамический цикл с высокой степенью регенерации, исполь- зующий солнечную энергию и энергию окружающей среды в форме психрометрической разности температур. Особенностью цикла является высокий коэффициент полезного действия, значительно превышающий КПД газотурбинных установок, работающих по циклу Брайтона. Показано, что при малой мощности (до 10 кВт) установка может использовать для производства электричества только психрометрическую и солнечную энергию. Прямой и обратный циклы Брайтона. Практически все современные газотурбинные двигатели и промышленные газотурбинные установки работают по прямому термодинами- ческому циклу Брайтона, который включает последовательное сжатие воздуха в компрес- соре, подвод теплоты (q1) к рабочему телу в камере сгорания при постоянном давлении (p = const), расширение продуктов сгорания в газовой турбине и изобарный отвод теплоты в окружающую среду (q2). Главным недостатком установок такого цикла является значи- тельное количество теплоты, выбрасываемой в атмосферу с выходящими газами, поэтому термический КПД лучших газотурбинных установок не превышает 40%. Поиск возможных путей повышения термодинамической эффективности цикла привел к идее обратного цикла Брайтона (Inverted/Inverse Brayton Cycle) [1], в котором термодина- мические процессы протекают в обратном направлении — сначала происходит расширение в газовой турбине нагретого при атмосферном давлении рабочего тела до некоторого дав- ления ниже атмосферного (субатмосферный цикл), затем — охлаждение рабочего тела (например, в теплообменнике) для поддержания необходимого перепада давления на тур- бине и далее — сжатие рабочего тела в компрессоре до давления, близкого к атмосферному. Однако в такой конфигурации обратный цикл Брайтона не получил практического использования из-за резкого увеличения объема и массы компрессора и больших затрат энергии на его привод. Многоступенчатое охлаждение и сжатие рабочего тела (Mirror Cycle) и форсирование газовой турбины простого цикла Брайтона за счет установки на выходе из © А.А. Халатов, С. Д. Северин, П.И. Бродецкий, В.С. Майсоценко, 2015 72 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №1 Рис. 1. Принципиальная схема субатмосферной газотурбинной установки обратного цикла Брайтона с ре- генерацией выходной теплоты по М-циклу нее турбины обратного цикла Брайтона позволяют заметно поднять термодинамическую эффективность благодаря более полному использованию химической энергии топлива [2, 3]. В работах [4, 5] рассмотрен прямой термодинамический цикл газотурбинной установки, в котором высокое значение термического КПД достигается за счет установки на выхо- де из газовой турбины регенеративного тепломассообменного аппарата, работающего по циклу Майсоценко (М-циклу) при охлаждении рабочего тела за турбиной до температуры, близкой к температуре точки росы продуктов сгорания. В такой схеме более высокая термо- динамическая эффективность цикла Брайтона достигается за счет снижения минимальной температуры цикла при охлаждении продуктов сгорания в аппарате М-цикла с высокой степенью регенерации. Обратный цикл Брайтона может быть существенно улучшен за счет комбинации с М-циклом [6, 7]. В этом случае открывается принципиальная возможность быстрого тех- нологического “прорыва” в создании газотурбинных установок с очень высокими значе- ниями термического и электрического КПД, которые значительно превышают параметры прямого цикла Брайтона. Важным преимуществом такого цикла является возможность использования энергии окружающей среды в форме психрометрической разности темпе- ратур, солнечной энергии, низкопотенциальных и вторичных источников энергии, а также более простой камеры сгорания атмосферного типа и более дешевых материалов в конст- рукции турбины. В настоящей работе представлены основные результаты концептуального анализа субат- мосферного обратного цикла Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсо- ценко. Принципиальная схема субатмосферной газотурбинной установки показана на рис. 1, а на рис. 2, а рассмотрена его h−s-диаграмма. Цикл включает следующие термодинами- ческие процессы: 1–2 — подогрев атмосферного воздуха в солнечном нагревателе; 2–2 ∗ — охлаждение воздуха до насыщенного состояния (температуры точки росы) в сухих кана- лах аппарата М-цикла; 2 ∗–3 — увеличение энтальпии насыщенного воздуха во влажных каналах аппарата М-цикла с использованием энергии окружающей среды в форме псих- рометрической разности температур; 3–4 — дополнительный подогрев высокоэнтальпий- ного насыщенного воздуха в камере сгорания атмосферного типа при сжигании топлива; 4–5 — расширение рабочего тела (паровоздушной смеси) в турбине; 5–6 — охлаждение рабочего тела до насыщенного состояния в каналах конденсации аппарата М-цикла; 6–7 — дальнейшее охлаждение рабочего тела и полная конденсация влаги в каналах конденса- ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №1 73 Рис. 2. h−s-Диаграмма субатмосферной газотурбинной установки (а) и T−s-диаграмма субатмосферно- го (б ) обратного цикла Брайтона с регенерацией теплоты по М-циклу ции аппарата М-цикла; 7–8 — отвод теплоты в дополнительном (низкотемпературном) теплообменнике; 8–9 — сжатие сухого воздуха в компрессоре; 9–1 — условный процесс выравнивания энтальпий в атмосфере. Вместо одного низкотемпературного теплообменни- ка возможно использование трех–четырех пар менее мощных компрессоров и изобарных теплообменников, что улучшает характеристики установки. Основные особенности рассматриваемого цикла состоят в следующем. 1. Цикл исполь- зует два рабочих тела — насыщенный высокоэнтальпийный воздух в турбине и сухой холод- ный воздух в компрессоре. Так как поток перед компрессором сухой, то это резко снижает затраты энергии на работу компрессора. 2. За счет высокой степени увлажнения насыщен- ного воздуха в аппарате М-цикла (до 0,5 кг пара на 1 кг сухого воздуха) его энтальпия при температуре 300. . . 400 ◦С эквивалентна энтальпии продуктов сгорания керосина в воздухе при температуре сгорания 1300. . . 1400 ◦С. Значительный рост энтальпии потока происхо- дит, главным образом, за счет использования энергии окружающей среды — психромет- рической разности температур. 4. За счет полной конденсации влаги в каналах аппарата М-цикла давление в потоке снижается ниже атмосферного, что формирует субатмосфер- ный цикл. 5. Выделившаяся при конденсации теплота практически полностью передается во влажные каналы аппарата М-цикла, где используется для испарения воды. 6. Вслед- ствие использования психрометрической энергии и высокой степени регенерации цикла его термический КПД достигает 75% и более. Технико-экономические параметры цикла. Основные параметры термодинамичес- кого цикла следующие: удельная теплота регенерации цикла (изменение энтальпии рабочего тела в аппарате М-цикла): qрег = q2−3 = h3 − h2; удельная работа цикла: lц = q1 − q2; термический КПД цикла: ηt = lц q1 − qрег ; термический КПД полезной работы цикла: ηпр = lт − lк lт ; электрический КПД цикла: ηэл = lт − lк q1 − qрег . Рассматриваемый термодинамический цикл является нестандартным в классическом понимании газотурбинных циклов, поскольку наряду с изменением массы рабочего тела 74 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №1 Рис. 3. Зависимость термического к. п. д. адиабатного цикла от температуры воздуха T2 на выходе из сол- нечного нагревателя и температуры рабочего тела T4 перед турбиной в цикле изменяется и его теплосодержание из-за различного фазового состояния рабочего тела в отдельных точках цикла. Поэтому для определения реальной мощности турбины, которая соответствует балансу мощностей, необходимо использовать выражение Nреал т = = Nэл + lкG, где Nэл — потребляемая электрическая мощность установки, lк; G — удельная работа компрессора и расход воздуха с влагосодержанием d1 на входе в установку. Термодинамические параметры цикла. На рис. 2 представлена T−s-диаграмма рассматриваемого цикла для одного из частных случаев. Все обозначения характерных точек соответствуют рис. 1. Процессы подвода и отвода теплоты протекают при постоян- ном давлении (см. рис. 2, а), а процессы расширения и сжатия в компрессоре и турбине считаются изоэнтропными. Как видно, рассматриваемый цикл имеет некоторые особенности, обусловленные исполь- зованием в нем регенерации по М-циклу. Процессы 1–2 и 2–2 ∗ не эквивалентны по величине подведенной и отведенной теплоты: в процессе 2–2 ∗ (охлаждение воздуха до температу- ры точки росы в сухих каналах) затрачивается больше энергии, чем в процессе 1–2 (на- грев воздуха в солнечном нагревателе). Из-за различных значений изобарной теплоемкос- ти Cp в начальной и конечной точках цикла на h−s-диаграмме появляется дополнительный (условный) процесс 9–1 выравнивания энтальпий, протекающий в окружающей атмосфере. Анализ p−t-фазовой диаграммы показывает, что при снижении статического давления ниже атмосферного за счет конденсации паров воды в каналах аппарата М-цикла и однов- ременном уменьшении температуры потока влага из паровоздушной смеси может выпадать в форме жидкости и твердой фазы. На выходе из аппарата М-цикла вследствие достаточ- но низкой температуры поток будет двухфазный, включающий воздух и мелкие частицы твердой фазы. Таким образом, выпадающая влага не будет “блокировать” поверхности кон- денсации аппарата М-цикла. Для улавливания мелких частиц твердой фазы и получения из них жидкой фракции, которая в дальнейшем используется во влажных каналах аппарата М-цикла, между низкотемпературным теплообменником и компрессором устанавливается улавливающий аппарат (на рис. 2, б не показан). Наличие твердой фазы в низкотемпера- ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №1 75 турном теплообменнике будет эффективно использовано для интенсификации теплообмена в нем. Другая особенность состоит в следующем. Анализ T−s-диаграммы приводит, на пер- вый взгляд, к парадоксальному выводу, что теплообмен в аппарате М-цикла противоречит второму закону термодинамики, так как теплота от более холодного потока (линия 5–6–7 ) передается более нагретому (линия 2 ∗–3 ). Однако это противоречие является кажущимся, поскольку, как указывалось выше, теплота, выделившаяся в каналах конденсации, затрачи- вается не на теплопередачу к насыщенному пару, а на фазовый переход–нагрев и испарение воды во влажных каналах аппарата М-цикла. Расчеты адиабатного цикла показывают, что при относительно низкой температуре па- ровоздушного потока перед турбиной (T4 = 200 ◦С) за счет высокой теплоемкости паро- воздушного потока его энтальпия соответствует температуре продуктов сгорания керосина в воздухе на уровне 1300. . . 1400◦С. Это существенно удешевляет стоимость газотурбинной установки, поскольку в ее конструкции могут использоваться более дешевые конструкци- онные материалы. Из рис. 3 видно, что в исследованном диапазоне изменения температур T2 и T4 тер- мический КПД цикла возрастает с ростом обеих температур. Например, при изменении температуры T4 от 160 до 320 ◦С КПД цикла изменяется от 45 до 58% (T2 = 40 ◦С) и возрастает до 75. . . 83% при T2 = 70 ◦С. Одновременно КПД полезной работы цикла возрастает с 37. . . 56% до 77. . . 82%, а электрический КПД — с 28. . . 49% до 68. . . 79%. Та- ким образом, рассматриваемый цикл характеризуется высокими показателями термо- динамического и электрического КПД при достаточно низкой температуре (но высокой энтальпией) паровоздушного потока перед турбиной. Следует отметить, что полученные в работе результаты по КПД цикла не противоречат циклу Карно, который является идеальным циклом для всех циклов в заданном интервале температур. С учетом высокой теплоемкости и эквивалентной температуры рабочего те- ла перед турбиной КПД рассматриваемого цикла хотя и высокий, но не превышает КПД цикла Карно. Что касается КПД цикла Брайтона, то при одинаковых условиях его КПД на 70. . . 80% ниже КПД субатмосферного обратного цикла Брайтона. На рис. 4 приводится зависимость степени регенерации выбросной теплоты в адиабат- ном цикле. Высокая степень регенерации цикла (более 50. . . 80%) способствует высоким значениям термического КПД цикла, которые не могут быть достигнуты в прямом цикле Брайтона. С ростом температуры воздуха за солнечным нагревателем при T4 = const сте- пень регенерации цикла быстро возрастает. Это обусловлено свойством аппарата М-цикла, тепловая мощность которого определяется абсолютной температурой T2. С ростом темпе- ратуры рабочего тела перед турбиной при T2 = const степень регенерации цикла незначи- тельно возрастает (см. рис. 4). Приведенные выше данные получены для 1 кг воздуха на входе в солнечный нагре- ватель, поэтому они могут быть использованы для турбины произвольной мощности. Те- пловая мощность солнечного нагревателя, камеры сгорания, дополнительного теплообмен- ника определяются только для конкретной электрической мощности установки. Расчеты, выполненные для турбины электрической мощностью 10 кВт, показывают, что при тем- пературе воздуха за солнечным нагревателем 80 ◦С и температуре рабочего тела перед турбиной 200 ◦С тепловая мощность аппарата М-цикла составляет около 70 кВт. В этом случае степень регенерации цикла равняется 0,65 (см. рис. 4), термический КПД цикла — 65%, а электрический КПД — 55%. 76 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №1 Рис. 4. Зависимость степени регенерации теплоты в аппарате М-цикла от температуры воздуха T2 за сол- нечным нагревателем и температуры рабочего тела перед турбиной С ростом температуры рабочего тела перед турбиной до 300 ◦С термический КПД цик- ла возрастает до 72, а электрический — до 66%, что обеспечивается увеличением степени сжатия воздуха (степени расширения рабочего тела). Вследствие этого тепловая мощность аппарата М-цикла уменьшается до 40 кВт. Тепловая мощность камеры сгорания при этом практически не изменяется (∼13 кВт). Здесь проявляется еще одно важное свойство рас- сматриваемого цикла — возможность замены маломощной камеры сгорания вторым солнеч- ным нагревателем. Тогда подвод теплоты в цикле может осуществляться без использо- вания химической энергии топлива. Что касается политропного цикла, то при наличии потерь, соответствующих элементам современных газовых турбин, термический КПД цикла снижается на 7. . . 10, а электричес- кий — на 10. . . 12%. За счет гидравлических потерь в политропном цикле увеличивается перепад давления в турбине и компрессоре; при этом потребляемая тепловая мощность ап- парата Майсоценко незначительно возрастает, а степень регенерации цикла и потребляемая тепловая мощность камеры сгорания снижаются. Таким образом, выполненные исследования показали принципиальную возможность со- здания газотурбинных установок с очень высокими значениями термического и электри- ческого КПД, которые существенно превышают показатели всех современных установок, работающих по прямому и обратному циклу Брайтона. Разработка и создание таких уста- новок может явиться “прорывным” технологическим направлением в газотурбостроении. Новый термодинамический цикл имеет высокие показатели для газотурбинных установок различной мощности, но, прежде всего, при создании газовых турбин малой мощности (2. . . 10 кВт), КПД которых в прямом цикле Брайтона не превышает 8. . . 12%. Субатмосферная газотурбинная установка обратного цикла Брайтона может применять- ся для одновременной выработки электричества, теплоты и холода. Важным преимущест- вом такой схемы является возможность использования в конструкции турбины камеры сго- рания атмосферного типа, что существенно снижает уровень окислов азота при сжигании топлива в воздухе высокой влажности и упрощает ее эксплуатацию. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №1 77 Вследствие невысокой тепловой мощности камеры сгорания в микротурбинах мощ- ностью 10 кВт и менее возможно применение второго солнечного нагревателя взамен ка- меры сгорания. Это открывает принципиальную возможность создания газотурбинных установок малой мощности без использования химической энергии топлива — только за счет использования солнечной (или вторичной) энергии, а также энергии окружающей среды в форме психрометрической разности температур. Ключевым элементом рассматриваемого цикла является регенеративный аппарат М-цикла, обеспечивающий степень регенерации цикла на уровне 70. . . 80% и более. При- емлемые с практической точки зрения значения тепловой мощности аппарата М-цикла определяются сочетанием электрического и термического КПД установки, минимальной температурой цикла, степенью расширения рабочего тела в турбине и степенью сжатия воздуха в компрессоре. Идея и авторские права на схему газотурбинной установки, работающей по субатмосферному обратному циклу Брайтона с утилизацией теплоты по М-циклу, принадлежат PBCorporation (USA). Расчеты цикла выполнены по компьютерной программе PBCorporation (USA). 1. Wilson D.G. The design of high efficiency turbomachinery and gas turbine. – London: MIT Press Camb- ridge, Massachusetts, 1985. – 534 p. 2. Tsujikawa Y. et al. Proposal of atmospheric pressure turbine (APT) and high temperature fuel cell hybrid systems // JSME Internat. J. Ser. B. – 2004. – 47, No 2. – P. 256–260. 3. Vermes G., Beer J. Ambient pressure gas turbine, U. S. Patent 6. – 298, 654 B1, Oct. 9, 2001. 4. Maisotsenko V. et al. Evaporative duplex counter-heat exchanger, U. S. Patent No 6. – 948, 558, B2, September 27, 2005. 5. Khalatov A., Karp I., Isakov B. Prospects of Maisotsenko cycle application in gas turbine industry of Ukraine // Internat. J. Energy Clean Environment. – 2011. – 12, No 2–4. – P. 141–155. 6. Gillan L., Maisotsenko V. Maisotsenko open cycle used for gas turbine power generation / ASME/IGTI Turbo Expo 2003. – Atlanta, Georgia, June 16–19, 2003. – P. 10. 7. Wickler K. Life below the wet bulb: The Maisotsenko cycle. – Power, November-December 2003. – P. 1–3. Поступило в редакцию 25.09.2014Институт технической теплофизики НАН Украины, Киев PBCorporation, Los-Angeles, USA Coolerado Corporation, Denver, USA Академiк НАН України А.А. Халатов, С.Д. Северин, П. I. Бродецький, В.С. Майсоценко Субатмосферний зворотний цикл Брайтона з регенерацiєю вихiдної теплоти за циклом Майсоценка Розглянуто новий термодинамiчний цикл з високим ступенем регенерацiї, що використо- вує сонячну енергiю i енергiю навколишнього простору у формi психрометричної рiзницi температур. Особливiстю циклу є високий коефiцiєнт корисної дiї, який значно перевищує КПД газотурбiнних установок, що працюють за циклом Брайтона. Показано, що при малiй потужностi (до 10 кВт) установка може використовувати для виробництва електрики тiльки психрометричу i сонячну енергiю. 78 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015, №1 Academician of the NAS of Ukraine А.А. Khalatov, S.D. Severin, P. I. Brodetsky, V. S. Maisotsenko Brayton’s subatmospheric inverse cycle with regeneration of output heat by Maisotsenko’s cicle The novel thermodynamic cycle with a high regeneration rate using a solar energy and the envi- ronment energy in the form of a psychrometric temperature difference is considered. The primary cycle feature is the high thermal efficiency exceeding significantly the efficiency of gas turbines, based on the Brayton cycle. It is shown that, at the low turbine power (up to 10 kW), this unit can operate using only the psychrometric and solar energies for the electricity production. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2015, №1 79

Субатмосферный обратный цикл Брайтона с регенерацией выходной теплоты по циклу Майсоценко

Institution

Ähnliche Einträge