Газовая турбина замкнутого цикла
C Компрессор и T в сборе турбина
w высокотемпературный теплообменник
ʍ низкотемпературный теплообменник
~ механическая нагрузка, например, электрический генератор
Газовая турбина замкнутого цикла — это турбина , в которой используется газ (например, воздух, азот , гелий , аргон , [ 1 ] [ 2 ] и т. д.) для рабочего тела в составе замкнутой термодинамической системы . Тепло подается от внешнего источника. [ 3 ] Такие рециркуляционные турбины работают по циклу Брайтона . [ 4 ] [ 5 ]
Фон
[ редактировать ]Первоначальный патент на газовую турбину замкнутого цикла (ПГУ) был выдан в 1935 году, а впервые они были использованы в коммерческих целях в 1939 году. [ 3 ] К 1978 году семь энергоблоков ПГУ было построено в Швейцарии и Германии . [ 2 ] Исторически ПГУ находили наибольшее применение в качестве двигателей внешнего сгорания «с такими видами топлива, как битуминозный уголь , бурый уголь и доменный газ », но были вытеснены газовыми турбинами открытого цикла , использующими более чистое топливо (например, « газ или легкое топливо »), особенно в высокоэффективные системы комбинированного цикла . [ 3 ] Системы ПГУ воздушного базирования продемонстрировали очень высокую доступность и надежность. [ 6 ] На данный момент наиболее заметной системой на основе гелия была Оберхаузен-2 установка мощностью 50 мегаватт , когенерационная , которая работала с 1975 по 1987 год в Германии. [ 7 ] По сравнению с Европой, где эта технология была первоначально разработана, ПГУ не так хорошо известна в США. [ 8 ]
Атомная энергетика
[ редактировать ]Реакторы с газовым охлаждением, приводящие в действие газовые турбины замкнутого цикла на основе гелия, были предложены в 1945 году. [ 8 ] В экспериментальном ядерном реакторе МЛ-1 в начале 1960-х годов использовалась ПГУ на азоте, работающая при давлении 0,9 МПа . [ 9 ] Отмененный модульный реактор с галечным слоем предполагалось соединить с гелиевой ПГУ. [ 10 ] Будущие ядерные реакторы ( реакторы поколения IV ) могут использовать ПГУ для производства электроэнергии. [ 3 ] например, Flibe Energy намерена произвести реактор с жидким фторидом тория в сочетании с ПГУ. [ 11 ]
Разработка
[ редактировать ]Газовые турбины замкнутого цикла обещают использовать в будущем для высокотемпературной солнечной энергии. [ 3 ] и термоядерная энергия [ 2 ] поколение.
Они также были предложены в качестве технологии для использования в долгосрочных исследованиях космоса . [ 12 ]
со сверхкритическим диоксидом углерода Газовые турбины замкнутого цикла находятся в стадии разработки; «Основным преимуществом сверхкритического цикла CO 2 является сравнимая эффективность с гелиевым циклом Брайтона при значительно более низкой температуре» (550 °C против 850 °C), но с недостатком более высокого давления (20 МПа против 8 МПа). [ 13 ] Sandia National Laboratories поставила перед собой цель разработать к 2019 году демонстрационную парогазовую установку мощностью 10 МВт на сверхкритическом CO 2 . [ 14 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Азот или воздух по сравнению с гелием для ядерных газовых турбин замкнутого цикла | Атомная аналитика
- ^ Jump up to: а б с «ОЦЕНКА ЦИКЛА БРАЙТОНА ДЛЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 29 июня 2010 года . Проверено 10 июня 2012 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Фрутчи, Ганс Ульрих (2005). Газовые турбины замкнутого цикла . АСМЭ Пресс. ISBN 0-7918-0226-4 . Архивировано из оригинала 21 декабря 2011 года . Проверено 7 декабря 2011 г. Примечание: вступительная часть (включая предисловие и введение; ссылка в формате PDF ) находится в открытом доступе .
- ^ Термодинамика и движение: цикл Брайтона
- ^ ОБЗОР ГЕЛИЕВОЙ ГАЗОТУРБИННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГАЗООХЛАЖДАЕМЫХ РЕАКТОРОВ. Архивировано 26 апреля 2012 г. на Wayback Machine.
- ^ Келлер, К. (1978). «Сорок лет опыта работы на газовых турбинах замкнутого цикла». Летопись атомной энергетики . 5 (8–10): 405–422. дои : 10.1016/0306-4549(78)90021-X .
- ^ «Атомная энергетика: Малые модульные реакторы» . Энергетика . 7 июня 2012 года . Проверено 7 июня 2012 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Jump up to: а б Макдональд, CF (2012). «Опыт эксплуатации гелиевых турбомашин на газотурбинных электростанциях и испытательных стендах». Прикладная теплотехника . 44 : 108–181. doi : 10.1016/j.applthermaleng.2012.02.041 .
- ^ «Мобильная энергетическая система ML-1: реактор в коробке | Atomic Insights» . Архивировано из оригинала 22 июля 2012 года . Проверено 6 июня 2012 года .
- ^ Заседание Технического комитета МАГАТЭ по «Системам преобразования энергии газовых турбин для модульных HTGR» [ постоянная мертвая ссылка ] , проходивший 14–16 ноября 2000 г. в Пало-Альто, Калифорния. Международное агентство по атомной энергии , Вена (Австрия). Техническая рабочая группа по газоохлаждаемым реакторам. IAEA-TECDOC--1238, стр:102-113 [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Введение в Flibe Energy: видео на YouTube (~ 20 минут) и PDF-файл , заархивировано 5 апреля 2012 г. на Wayback Machine с использованными слайдами.
- ^ Введение в газовые турбины для неинженеров (см. стр. 5)
- ^ В. Достал, М. Дж. Дрисколл, П. Хейзлар, «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 декабря 2010 года . Проверено 7 декабря 2011 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка ) MIT-ANP-Series , MIT-ANP-TR-100 (2004) - ^ Национальные лаборатории Сандии: сверхкритический цикл CO2-Брайтона
- http://www.appliedthermalfluids.com/home/brands-manufacturers/exxonmobil-aviation-jet-oils/mobil-jet-oils/ [ постоянная мертвая ссылка ]
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Патент США 5309492 «Управление газотурбинной системой замкнутого цикла».
- Промышленные газовые турбины замкнутого цикла для обычного и ядерного топлива (1967 г.)
- Лаборатория Брайтона на YouTube (в Национальных лабораториях Сандии , 2014 г.)
- «Авиационные реактивные масла» [ постоянная мертвая ссылка ]