Многоуровневая оценка эффективности процессов переноса теплоты в элементах энергетических установок

Повышение эффективности тепловых двигателей и установок за счет совершенствования процессов переноса теплоты и массы рабочего тела между их элементами является актуальной научно-технической проблемой. В работе представлен один из вариантов решения этой проблемы за счет интенсификации процессов теплопередачи между элементами установки. Целью работы является обоснование влияния на эффективность энергетических установок способов интенсификации процессов переноса теплоты в их элементах. Для достижения указанной цели выявлено влияние интенсивности процессов теплопереноса на значения коэффициентов полезного действия энергетических установок простых и сложных циклов, предложена многоуровневая система оценки эффективности переноса теплоты в элементах энергетических установок, на базе которой определены их предельные значения. В качестве наиболее существенных результатов работы определены следующие. На основании первого закона термодинамики предложены зависимости для определения эффективности преобразования теплоты в установках простого и сложного циклов, которые учитывают тепловую и гидродинамическую эффективность элементов, входящих в установки. Для обеспечения максимально возможной эффективности процессов переноса теплоты в элементах энергетических установок предложены: I уровень – теплоотдача в элементе энергетической установки; II уровень – теплопередача в элементе энергетической установки; III уровень – перенос теплоты между элементами энергетической установки. Значимость полученных результатов заключается в возможности повышения эффективности энергетических установок на этапах их проектирования и модернизации с использованием представленных зависимостей, учитывающих не только тепловую, но и гидродинамическую эффективность переноса теплоты между элементами установок. Согласно предложенным зависимостям, проведена оценка эффективности преобразования теплоты в газотурбинной установке с утилизацией теплоты в утилизационном котле, работающем на паровую турбину. Получено, что за счет интенсификации теплопередачи по газовой стороне утилизационного котла за счет применения луночных систем можно повысить эффективность преобразования теплоты с 0,516 до 0,752.