99
Рис. 6.6. Схема энергетической установки, работающей по циклу Ренкина с
промежуточным теплоносителем:
1 – насос
теплой воды; 2 – испаритель; 3 – насос осушителя (сепаратора);
4 – осушитель (сепаратор); 5 – турбина с электрогенератором;
6 – конденсатор; 7 – насос для забора холодной воды;
8 – насос для повышения давления промежуточного рабочего тела
В таких установках в качестве промежуточного рабочего тела используются
низкокипящие вещества: аммиак, фреоны, пропан. За счет теплоты, подводимой к
испарителю от теплых поверхностных вод, прокачиваемых насосом через
теплообменник испарителя,
рабочее тело, превращается в пар. Пар, имеющий
высокое давление, направляется в турбину, где расширяется и приводит во
вращение ротор турбины и связанный с ним ротор электрогенератора.
Отработавший пар направляется в конденсатор,
где конденсируется, отдавая
теплоту воде, закачиваемой из глубины океана.
Теоретический КПД установки, работающей по циклу Ренкина,
определяется разностью температур воды, подаваемой в испаритель и
конденсатор.
При условии, что разность температур между поверхностными и
глубинными слоями воды находиться в пределах от 15 °С до 26 °С, то
теоретический КПД будет находиться в диапазоне от 5 до 9 %. Реальный КПД,
как правило, существенно ниже. Это связано с конструктивными ограничениями,
не позволяющими в реальной установке довести температуру паров и конденсата
рабочего тела до температуры теплых и холодных вод соответственно, также
потери в турбине и электрогенераторе. С учетом этого величина реального КПД,
как правило, не превышает 2,0 %. Это означает, что для получения 1 МВт
«полезной» мощности к испарителю такой установки необходимо подвести, а от
100
конденсатора отвести не менее 50 МВт теплоты. Для этого требуется прокачивать
огромные расходы теплой и холодной воды
через испаритель и конденсатор,
измеряемые в тысячах м
3
/с. Выполненные специалистами расчеты показывают,
что плавучая ОТЭС мощностью 40 МВт должна иметь водоизмещение примерно
70∙10
3
т, диаметр трубопровода холодной воды 10 м и рабочую поверхность
теплообменника около 45 ∙10
3
м
2
.
Соответственно водоизмещение ОТЭС мощностью 500 МВт составит примерно
500∙10
3
т (водоизмещение современного супертанкера), а трубопровод должен
иметь диаметр не менее 30 м, площадь теплообменника составит 2∙10
6
м
2
.
Схема ОТЭС,
работающей по циклу Клода, показана на рис. 6.7. Рабочим
телом в установке, работающей по циклу Клода, является морская (океаническая)
вода. В испаритель подается теплая с поверхности моря (океана) вода,
предварительно прошедшая дегазацию в деаэраторе. Давление паров над
поверхностью воды в испарителе равно давлению насыщения при температуре
теплой воды. Давление пара на выходе из турбины (в конденсаторе) равно
давлению насыщения при температуре холодной воды, поднимаемой с глубины.
При характерных для экваториальных вод температурах на поверхности и в
глубине океана перепад давлений пара на входе и выходе из турбины составляет
не более 1,6 кПа. Этот перепад давлений превращается в механическую энергию
вращения турбины. Малая
величина перепада давлений, требует применения
турбин очень большого размера (диаметр – несколько десятков метров). Это
является основным техническим недостатком установок, работающих по циклу
Клода. В качестве их достоинств – отсутствие огромных теплообменников,
используемых в установках, реализующих цикл Ренкина. Кроме
того, при
конденсации паров в конденсаторе образуется большое количество пресной воды,
что немаловажно для жарких регионов планеты.
Рис. 6.7. Схема ОТЭС, работающей по циклу Клода
1 – насос теплой воды; 2 – деаэратор; 3 – вакуумный насос;
101
4 – испаритель; 5 – турбина с электрогенератором; 6 – конденсатор;
7 – насос для подъема холодной воды
До настоящего времени проекты по выработке электрической энергии на
ОТЭС не нашли достаточного практического применения.
Основная часть
исследований проводилась в США и Японии и ограничилась созданием опытных
установок малой мощности (50 – 100 кВт). В институте проблем морских
технологий Дальневосточного отделения РАН прорабатывались технологические
схемы Арктических ОТЭС, но на уровень практического воплощения эти
разработки также не вышли.
Do'stlaringiz bilan baham: 
