Бинарный цикл - Binary cycle

Производство электроэнергии в гидротермальной системе с преобладанием пара
Ключ: 1 Устья 2 Поверхность земли 3 Генератор 4 Турбина 5 Конденсатор 6 Теплообменник 7 Насос
  Горячая вода
  Холодная вода
  Пары изобутана
  Изобутан жидкий

А электростанция с двойным циклом это тип геотермальная энергия завод, позволяющий более прохладно геотермальный резервуаров для использования, чем необходимо для сухой пар и паровые установки мгновенного действия. По состоянию на 2010 год, парогенераторы мгновенного испарения являются наиболее распространенным типом действующих сегодня геотермальных электростанций, которые используют воду с температурой выше 182 ° C (455 K; 360 ° F), которая закачивается под высоким давлением в генерирующее оборудование на поверхность.[1] С геотермальными электростанциями бинарного цикла, насосы используются для перекачивания горячей воды из геотермальной скважины через теплообменник, а охлажденная вода возвращается в подземный резервуар. Вторая «рабочая» или «бинарная» жидкость с низким точка кипения обычно бутан или же пентан углеводород, перекачивается при достаточно высоком давлении (500psi (3.4 МПа ))[нужна цитата ] через теплообменник, где он испаряется, а затем направляется через турбина. Затем пар, выходящий из турбины, конденсируется холодным воздухом. радиаторы или холодная вода и снова проходит через теплообменник.[2]

Бинарный паровой цикл определяется в термодинамике как энергетический цикл, который представляет собой комбинацию двух циклов, один в области высоких температур, а другой - в области более низких температур.[3]

Введение в двоичные циклы

Использование круговорота ртути и воды в Соединенных Штатах восходит к концу 1920-х годов. Небольшая установка по производству ртутной воды, производившая около 40 мегаватт (МВт), использовалась в Нью-Гэмпшире в 1950-х годах с более высокой мощностью. тепловая эффективность чем большинство электростанций, использовавшихся в 1950-е годы. К сожалению, бинарные паровые циклы имеют высокую начальную стоимость и поэтому не так привлекательны с экономической точки зрения.[4]

Вода оптимальна рабочая жидкость для использования в паровых циклах, потому что он наиболее близок к идеальной рабочей жидкости, доступной в настоящее время. Бинарный цикл - это процесс, предназначенный для преодоления недостатков воды как рабочего тела. В цикле используются две жидкости в попытке приблизиться к идеальной рабочей жидкости.[4]

Характеристики оптимальных рабочих жидкостей[4]

выбор оптимальный рабочая жидкость имеет решающее значение, поскольку они оказывают значительное влияние на производительность двоичных циклов.

  1. Высокая критическая температура и максимальное давление
  2. Низкий тройная точка температура
  3. Не слишком низкое давление конденсатора (вещество с давлением насыщения при температуре окружающей среды слишком низкое)
  4. Высота энтальпия испарения (hfg)
  5. Купол насыщения, напоминающий перевернутую букву U
  6. Высокая теплопроводность (хорошие характеристики теплопередачи)
  7. Другие свойства: нетоксичный, инертный, недорогой и доступный.

Системы

Паровой цикл Ренкина

Цикл Ренкина - идеальная форма пароэнергетического цикла. Идеальные условия могут быть достигнуты путем перегрева пара в котле и его полной конденсации в конденсаторе. Идеальный цикл Ренкина не предполагает никаких внутренних необратимостей и состоит из четырех процессов; изоэнтропическое сжатие в насосе, добавление тепла при постоянном давлении в котле, изоэнтропическое расширение в турбине и отвод тепла при постоянном давлении в конденсаторе.[4]

Двойное давление

Этот процесс разработан для уменьшения термодинамических потерь, возникающих в теплообменниках рассола основного цикла. Потери происходят в процессе передачи тепла через большую разницу температур между высокотемпературным рассолом и более низкой температурой рабочей жидкости. Потери сокращаются за счет более точного согласования кривой охлаждения рассола и кривой нагрева рабочей жидкости.[5]

Двойная жидкость

«Энергия извлекается из потока горячей текучей среды, такой как геотермальная вода, путем прохождения потока во взаимосвязи теплообмена с рабочей текучей средой для испарения последней, расширения пара через турбину и конденсации пара в обычном цикле Ренкина. Дополнительная мощность получается во втором цикле Ренкина за счет использования части горячей жидкости после теплообмена с рабочей жидкостью для испарения второй рабочей жидкости, имеющей более низкую точку кипения и более высокую плотность пара, чем первая жидкость ».[6]

Электростанции

В промышленном производстве находится множество электростанций с двойным циклом:

Электростанции с двойным циклом имеют тепловой КПД 10-13%.[10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Программа геотермальных технологий: гидротермальные энергетические системы». Программа геотермальных технологий: технологии. Министерство энергетики США по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии (EERE). 2010-07-06. Получено 2010-11-02.
  2. ^ Скотт, Вилли (15 ноября 2010 г.). «Геотермальные электростанции и как они производят экологически чистую электроэнергию». Яркий хаб.
  3. ^ Ченгель, Юнус А. и Майкл А. Болес (2002). Термодинамика: инженерный подход, седьмое издание. Бостон: Макгроу-Хилл. С. Глава 10.
  4. ^ а б c d [Ченгель, Юнус А. и Майкл А. Болес. «Глава 10: Пар и комбинированные энергетические циклы». Термодинамика: инженерный подход. 7-е изд. Бостон: Макгроу-Хилл, 2002. 557-89. Print.], Доп. Текст.
  5. ^ Рональд ДиПиппо (2008). Геотермальные электростанции: принципы, применение, практические примеры и влияние на окружающую среду. Амстердам: Баттерворт-Хайнеманн.
  6. ^ «ДВОЙНОЙ ЦИКЛ ЖИДКОСТИ». США, Патент No 3795103.. 1974.
  7. ^ «Геотермальная электростанция Mammoth Pacific отмечена экологической премией штата Калифорния». Ормат. 20 августа 2009 г.
  8. ^ «Стимбот Спрингс».
  9. ^ «Геотермальная электростанция Те Хука». Обсерватория глобальной энергии.
  10. ^ Рональд ДиПиппо (2007). Геотермальные электростанции, второе издание: принципы, применение, примеры из практики и воздействие на окружающую среду. Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. п. 159. ISBN  0-7506-8620-0.

внешняя ссылка