Binární cykly

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 26. června 2016; kontroly vyžadují 29 úprav .

Binární cykly - termodynamické cykly využívající dvě pracovní tekutiny , z nichž jedna má nízký saturační tlak při vysokých teplotách a druhá má nízkou teplotu odpařování. Pracovní tekutina s vyšším bodem varu po otočení turbíny předává teplo kondenzátoru, který je zároveň výparníkem pro pracovní tekutinu s nižší teplotou varu.

Princip binárního cyklu

Pracovní těleso termodynamického paro-energetického cyklu ( Rankinův cyklus ), nejvýhodnější z termodynamického a provozního hlediska, musí splňovat následující podmínky:

- pracovní tekutina by měla poskytovat nejvyšší možný pracovní cyklus cyklu (tj. graf cyklu v souřadnicích TS by měl být co nejblíže obdélníku). K tomu musí mít v kapalném stavu co nejmenší tepelnou kapacitu. Je také žádoucí, aby pracovní tekutina měla co nejvyšší kritické parametry;
- musí být zajištěna vysoká horní teplota s nepříliš vysokým tlakem páry, as použití vysokých tlaků komplikuje a prodražuje instalaci. Tlak nasycení při nejnižší teplotě cyklu (blízko okolní teplotě) by však neměl být příliš nízký; příliš nízký saturační tlak bude vyžadovat použití vysokého vakua v kondenzátoru, což je spojeno s velkými technickými obtížemi;
- pracovní kapalina musí být levná, nesmí být chemicky agresivní ke konstrukčním materiálům, ze kterých je elektrocentrála vyrobena; nesmí být toxický.

V současnosti však neexistují žádné pracovní orgány, které by všechny tyto podmínky splňovaly. Nejběžnější pracovní tekutina v moderní tepelné energetice - voda - nesplňuje podmínku dostatečně nízké tepelné kapacity v kapalné fázi a má spíše nízké kritické parametry, ale vyhovuje podmínce nepříliš nízkého tlaku v kondenzátoru. Rtuť má nízký tlak nasycení při vysokých teplotách a vysoké kritické parametry, ale velmi nízký tlak nasycených par v kondenzátoru. Použití binárních cyklů umožňuje využít výhody jedné chladicí kapaliny při vysokých teplotách a druhé - při nízkých teplotách. V tomto případě se první pracovní tekutina (například rtuť) ohřívá spalováním paliva a otáčí turbínou, čímž jí dodává část energie a chlazení, a poté vstupuje do kondenzátoru, který je zároveň výparníkem pro druhou pracovní tekutinu ( například voda), která zase otáčí turbínou a ochlazuje se v kondenzátoru na okolní teplotu. To zjednodušuje instalaci (zamezuje příliš vysokému tlaku a příliš nízkému vakuu) a zvyšuje její účinnost. Například binární cyklus rtuti a vody má účinnost >60 %, zatímco běžný parní cyklus při stejných teplotách je pouze 37 % [1] .

I přes vyšší účinnost se binární cykly používají jen zřídka kvůli velké složitosti instalace. Alternativní cestou ke zlepšení účinnosti je Rankinův cyklus s přihříváním páry.

Pracovní orgány

Cyklus využívající rtuť a vodu si získal určitou oblibu . Nevýhodou tohoto cyklu je použití velkého množství vzácné a vysoce toxické rtuti (která vyžaduje přibližně 9 kg na každý kilogram vody). Rovněž difenyloxid , směs difenylů (75 % difenyloxidu a 25 % difenylu ), antimon , křemík , bromidy hliníku atd. byly navrženy jako pracovní látky pro horní část binárního cyklu , ale nebyly široce používány. ${\ce {(C6H5)2O))$ ${\ce {C12H10}}$ ${\ce {SbBr3))$ ${\ce {SiBr4))$ ${\ce {Al2Br3))$

Pauzhetskaya GeoPP , nejstarší v Rusku a SSSR , používá od roku 2012 binární cyklus: vysokoteplotní okruh je voda, nízkoteplotní okruh je freon R134A ( tetrafluorethan ). Použití binárního cyklu zvýšilo kapacitu elektrárny o 2,5 MW, tedy o 20 % [2] [3]

Binární cyklus lze připsat použití roztoku voda-amoniak místo vody v GeoTPP . To nejen zvýší výkon GeoTPP o cca 10 %, ale může výrazně snížit hmotnostní a rozměrové charakteristiky parní turbíny [4] .

účinnost cyklu

\eta ={\frac {m_{p}l^{1}+l^{2}}{m_{p}q_{1}^{1}+q_{1}^{2}}}

Kde:

$m_{p}$ - spotřeba těla 2 s přihlédnutím k násobku spotřeby těla 1 ve vztahu k tělu 2;
${l^{1))$ a - práce provedená s první a druhou pracovní tekutinou v příslušných cyklech. ${l^{2))$
${q_{1}^{1}}$ a - množství tepla dodaného v příslušných cyklech. ${q_{1}^{2))$

Poznámky

↑ 11.6. Binární cykly . Získáno 4. října 2018. Archivováno z originálu dne 4. října 2018. (neurčitý)
↑ Pauzhetskaya GeoPP na Kamčatce zvýší kapacitu do konce roku 2012 o 2,5 MW // Alternativní zdroje energie // Novinky | Neftegaz.RU _ Získáno 5. října 2018. Archivováno z originálu dne 5. října 2018. (neurčitý)
↑ novinky o alternativních energiích: Na geotermální stanici Paužetskaja (Kamčatka) otestovali domácí instalaci s binárními cykly výroby energie . Získáno 5. října 2018. Archivováno z originálu dne 5. října 2018. (neurčitý)
↑ Archivovaná kopie . Získáno 4. října 2018. Archivováno z originálu dne 4. října 2018. (neurčitý)

Literatura

V.A. Kirillin "Technická termodynamika" M.: Energoatomizdat 1983.