Влияние термодинамических параметров и архитектуры двухступенчатого цикла Ренкина на его эффективность

Одним из направлений развития энергетических установок для выработки электроэнергии является применение двухступенчатых циклов Ренкина. В них применяют два рабочих тела: водяные пары и хладон. Каждое рабочее тело циркулирует в собственном контуре и совершает работу. Внешний подвод энергии от сжигания органического топлива осуществляют в пароводяном цикле Ренкина. Теплоту, выводимую из пароводяного контура, направляют в теплообменник, где генерируют пар низкокипящего рабочего тела. Этот контур принято называть органическим циклом Ренкина (ORC).В статье рассмотрены двухступенчатые циклы Ренкина разного уровня сложности с использованием широкого ряда хладонов. Показано, что рост термической эффективности таких циклов связан с количеством пара хладонов, генерируемым 1 кг/с водяного пара, и зависит от вида рабочего тела. Проведен анализ работы таких циклов в зависимости от температуры входа водяного пара в паровую турбину, температуры входа хладона в ORC-турбину и температуры окружающей среды. Выявлено, что температура входа водяного пара и хладагента по-разному влияет на эффективность цикла. Сделан вывод, что по мере усложнения тепловой схемы двухступенчатого цикла его эффективность растет более чем на 8 %. Показано, что двухступенчатый цикл Ренкина сопоставим с технологиями паросиловой установки на сверхкритических и суперсверхкритических параметрах и внутрицикловой газификации топлива и уступает циклу Аллама и ПГУ на основе перспективных газовых турбин серий Н и НА.