Тепловий баланс системи конденсатор-переохолоджувач

Розділ 4. Теплообмінне обладнання блоку підігріву природного газу в складі теплонасосної установки

Розрахунок частки електроенергії, що видається ДГА, потрібної для роботи теплового насосу

Визначимо, яка кількість з вироблюваної ДГА електроенергії буде споживатися тепловим насосом для підігріву природного газу. Розрахунок виконується для найбільш несприятливого (зимового) періоду роботи.

З попередніх розрахунків, електрична потужність, що видається ДГА за умови редукування газу від 2.5 МПа до 0.3 МПа і витраті газу 150000 м³/год:

перша ступінь: N₁ = 3261 кВт,

друга ступінь: N₂ = 3339 кВт,

N_сумм = 6600 кВт.

У розрахунку на одну нитку редукування (30000 м³/год):

перша ступінь: N₁ = 652.2 кВт,

друга ступінь: N₂ = 667.8 кВт,

N_сумм = 1320 кВт.

Потужність, необхідна для роботи теплового насосу для підігріву природного газу перед двома ступенями редукування від 2.5 МПа до 0.3 МПа і витраті газу 30000 м³/год:

N_ТН =371.62 кВт.

Частка електроенергії, що видається ДГА, споживана тепловим насосом для підігріву природного газу: 371.62/1320·100%=28.15 %.

Слід зазначити, що дана величина цілком порівнянна з даними, наведеними в літературі щодо перспектив використання теплових насосів при підігріві природного газу на ГРС з ДГА [18], де заявлено, що повинна становити близько 20-25% від усієї вироблюваної ДГА електроенергії. Отримана у розрахунках величина 28.15% є максимально можливою, оскільки в більш теплий період року витрата електроенергії на підігрів зменшиться як за рахунок більш високої температури газу, що приходить на ГРС, так і (більшою мірою) за рахунок підвищення коефіцієнта перетворення теплового насосу через підвищення температури низькопотенційного джерела тепла (навколишнього повітря).

Відповідно до обраної схеми теплового насосу природний газ другого ступеня (з температурою на вході мінус 12 °С) буде спочатку підігріватися в переохолоджувачі (за рахунок теплоти рідкого холодоагенту), потім в конденсаторі (за рахунок теплоти холодоагенту, що конденсується). Природний газ першого ступеня буде підігріватися тільки в конденсаторі. Переохолодження холодоагенту тільки за рахунок холоду природного газу другого ступеня редукування пояснюється незалежністю його температури від сезону і більш низьким значенням цієї температури. Використовувати для переохолодження природний газ першого ступеня редукування не так вигідно (як показали попередні розрахунки, табл. 3.2) і складно через коливання температури по сезонах.

На першому етапі необхідно визначити температуру природного газу на виході з переохолоджувача (вході в конденсатор).

Вихідні дані:

Температура природного газу на вході в переохолоджувач: мінус 12 °С;

Температура природного газу на виході з конденсатора: 45 °С;

Температура холодоагенту на вході в конденсатор – 55 °С, ентальпія - 627.22 кДж/кг;

Температура холодоагенту на вході в переохолоджувач, виході з конденсатора – 55 °С, ентальпія - 335.25 кДж/кг;

Температура холодоагенту на виході з переохолоджувача: мінус 2°С, ентальпія - 195.94 кДж/кг;

Витрата природного газу через одну нитку ГРС - 30000 м³/год (при н.у.) = 6.092 кг/с;

Витрата холодоагенту для конденсатора першого ступеня - 1.831 кг/с;

Витрата холодоагенту для конденсатора другого ступеня - 1.043 кг/с;

Загальна витрата холодоагенту - 2.874 кг/с.

Теплове навантаження конденсатора першого ступеня:

Вт

Теплове навантаження конденсатора другого ступеня:

Вт

°C

Витрата холодоагенту через конденсатор першого ступеня:

(4.1)

кг/с (4.2)

Витрата холодоагенту через конденсатор другого ступеня:

(4.3)

(4.4)

кг/с

Визначаємо температуру газу на виході з переохолоджувача (вході в конденсатор першого ступеня):

(4.5)

(4.6)

°C

Теплове навантаження теплообмінника-переохолоджувача холодоагенту:

(4.7)

Вт

Перевіряємо температуру природного газу на виході з переохолоджувача:

°C.

Розрахунки показали, що температура газу на виході з переохолоджувача, визначена двома способами, однакова, отже, тепловий баланс складено правильно.

Дата добавления: 2015-07-13