CC BY
0УДК 620.9 Рахимбулов В.Е., Новиков И.К., Мицура Д.И.
Рахимбулов В.Е.
студент кафедры электро- и теплоэнергетика Оренбургский государственный университет (г. Оренбург, Россия)
Новиков И.К.
студент кафедры электро- и теплоэнергетика Оренбургский государственный университет (г. Оренбург, Россия)
Мицура Д.И.
студент кафедры электро- и теплоэнергетика Оренбургский государственный университет (г. Оренбург, Россия)
ТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ РАСПЛАВЛЕННОЙ СОЛИ В ПРИЛОЖЕНИЯХ ДЛЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Аннотация: в данной статье описано что нагревательные ленты являются надежной альтернативой нагревательным кабелям с минеральной изоляцией.
Ключевые слова: теплоэнергетика, нагревательные ленты, солнечная соль.
Введение.
Технологии концентрирования солнечной тепловой энергии в сочетании с накопителями тепловой энергии (TES) особенно хорошо подходят для решения проблем, позволяя поставлять полностью распределяемую электроэнергию возобновляемым и устойчивым способом.
Еще одним преимуществом концентрирующих солнечных тепловых систем является возможность комбинировать теплоноситель (HTF) и TES за счет использования расплавленных солей с традиционной "солнечной солью". Смесь расплавленных солей имеет ряд преимуществ, поскольку она сочетает в себе низкую стоимость, является более безвредной для окружающей среды по сравнению с синтетическими маслами и обладает благоприятными теплофизическими свойствами. Он был применен на нескольких коммерческих установках с рабочими температурами до 565°C.
В настоящее время проводятся исследования по разработке следующего поколения HTFs, альтернативные смеси расплавленных солей занимают видное место в списке потенциальных кандидатов, повышая их рабочие температуры с 550 до 800°C. Более высокие температуры позволяют использовать сверхкритические циклы с заданной эффективностью цикла более 50% , при этом также уменьшается объем HTF, необходимый для разумного хранения энергии.
Экспериментальная часть.
Платформа для исследований, наблюдений и технологических приложений в солнечной энергетике (PROTEAS) предназначена для разработки и тестирования компонентов и технологий, связанных с применением солнечной тепловой энергии. Внедрена технология гелиостата-центрального приемника, при этом поле гелиостата состоит из 50 гелиостатов с односторонней фокусировкой, каждый площадью 5 м2, новый приемник солнечной энергии , накопление тепловой энергии в расплавленных солях (6040% по массе наноразмерныхЗ - КНО3), за ним следует цикл Ренкина для производства электроэнергии и установка многократной дистилляции для опреснения морской воды.
Расплавленная соль используется как теплоаккумулирующая среда, так и теплоноситель, она подается в резервуар для хранения и из него по двум трубопроводам: линиям подачи в ресивер и возврата в резервуар длиной примерно 17 и 13 м соответственно. Все трубопроводы изготовлены из
нержавеющей стали AISI 316L, трубы 2, Sch. 40S. Как подающий, так и обратный трубопровод прикреплены с обоих концов к приемнику и термоаккумулирующему устройству, и каждый из них имеет по одной дополнительной точке крепления примерно в середине. Подающий трубопровод имеет шесть опор или направляющих и четыре пары фланцев, тогда как обратный трубопровод имеет четыре опоры или направляющие, пять пар фланцев и установленный на нем клапан. Различные трубы поддержку особенностей спроектированы так, чтобы обеспечить тепловое расширение.
Система циркуляции расплавленной соли была разработана с учетом требований безопасности. Обеспечение возможности самотеком сливать расплавленную соль из приемника в резервуар для хранения в случае чрезвычайной ситуации.
В качестве альтернативы нагревательным кабелям с минеральной изоляцией в трубопроводе используется технология нагревательных лент. Нагревательные ленты состоят из резистивного нагревательного элемента, обернутого в термостойкую тканевую оболочку для обеспечения электрической изоляции. Преимущества нагревательной ленты заключаются в том, что они обеспечивают прямой нагрев, обладают высокой гибкостью и поэтому могут легко приспосабливаться к регулирующим клапанам или другим элементам нестандартной формы, имеют быстрое время отклика и подходят для высокотемпературных применений, выдерживая температуру до 760°С. Хотя линейная плотность мощности составляет до 250 Вт / м (для стандартной ленты шириной 13 мм), если требуется большая плотность мощности или более равномерный нагрев трубы, этого можно легко добиться, обернув ленту вокруг сегмента с большим расстоянием между участками.
Используются нагревательные ленты с максимальной плотностью мощности 250 Вт/м.
Следует отметить, что были приняты меры предосторожности, чтобы не размещать термопары непосредственно на поверхности нагревательных лент.
Контакт нагревательных лент с любой электропроводящей жидкостью приводит к короткому замыканию и выходу из строя нагревательной ленты. Высокое поверхностное натяжение расплавленной соли подразумевает высокую смачиваемость поверхности, что делает соль склонной к утечке по любому потенциальному пути утечки, например через соединения на фланцах. Действительно, необходимо правильно затянуть фланец, чтобы избежать утечки соли и выхода из строя нагревательной ленты. В местах, удаленных от фланцев, нагревательные ленты зарекомендовали себя как очень надежные.
Вдоль трубопровода установлена серия термопар типа К, расположенных на расстоянии примерно 1 м друг от друга. Использовались заземленные термопары в оболочке из нержавеющей стали. Чтобы избежать потерь давления, связанных с препятствиями, расположенными на пути потока расплавленной соли, а также уменьшить сложность установки и возможность появления точек утечки, термопары не были встроены в путь потока или в материал стенки трубы, а были размещены на внешней поверхности стенки трубы. Поэтому в большинстве ситуаций между чувствительным наконечником термопары и стенкой трубы существует небольшой зазор.
В двух местах термопары были установлены в центре проточной части трубопровода, чтобы измерить объемную температуру расплавленной соли, в то время как в других пяти местах термопары были припаяны к поверхности трубы, давая фактическую температуру стенки трубы.
Вывод.
Проводится оптимизация затрат на изоляцию и теплопроводность, чтобы минимизировать требуемые капиталовложения и оптимизировать толщину различных изоляционных материалов, которые потенциально могут быть использованы. С учетом капитальных и эксплуатационных расходов тепла трассировки системы на протяжении всей жизни растения, общий вывод, что увеличение обогрева мощностью свыше минимального не требуется. Это сводит к минимуму необходимое время предварительного нагрева позволяет свести к минимуму эксплуатационные расходы установки. Сравнив
оптимальные результаты в изоляции в тупик, скидка 15% в расходы, и сокращение на 10% тепловых потерь может быть достигнута, если оптимальная толщина изоляции было использовано (максимально допустимый в данном конкретном случае), что также приведет к уменьшению паразитной нагрузки завода.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И. Экология использования возобновляющихся энергоисточников. Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. - 343 с.;
2. Мировая энергетика и переход к устойчивому развитию //Беляев Л.С., Марченко О.В., и др.-Новосибирск: Наука, 2000. - 269 с.;
3. Новая энергетическая политика России. Под общ. ред. Ю.К. Шафраника. М.: Энергоатомиздат, 1995. - 512 с.;
4. Роль возобновляемых источников энергии в энергетической стратегии России. Национальный доклад - М., 1999. [Электронный ресурс]. URL: https: //w. inter- solar. ru;
5. Виссарионов В.И., Кузнецова В.А., Малинин Н.К., и др. Расчет ресурсов ветровой энергетики. - М.: Изд-во МЭИ, 1997. - 32 с
Rakhimbulov V.E., Novikov I.K., Mitsura D.I.
Rakhimbulov V.E.
Orenburg State University (Orenburg, Russia)
Novikov I.K.
Orenburg State University (Orenburg, Russia)
Mitsura D.I.
Orenburg State University (Orenburg, Russia)
TECHNICAL ASPECTS AND THERMAL CHARACTERISTICS OF MOLTEN METAL TRANSMISSION LINES SALTS IN SOLAR ENERGY APPLICATIONS
Abstract: this article describes that heating tapes are a reliable alternative to heating cables with mineral insulation.
Keywords: engineering, heating tapes, solar salt.
