Использование дополнительного фреонового цикла на тепле отработанных в двигателе внутреннего сгорания выхлопных газов, страница 13

ρ'_s(40◦)= ρ₄ =1226 кг/м³

Плотность в точке 3:

ρ''_s(40◦)= ρ₃ = 134,6 кг/м³

Плотность октофторпропана в точке 1 такая же как и в точке 4:

кг/м³

Определим удельный объем в точке 1:

м³

Также определим объем в точке 4 и 3:

 м³

 м³

Запишем уравнение адиабаты для точек 2 и 3:

Отсюда найдем плотность отктофторпропана в точке 2:

кг/м³

Определим объем в точке 2:

 м³

Для построения кривой насыщения возьмем значения температуры 50, 60 и 65 ◦С:

T	P, атм	ρ', кг/м3	ρ'', кг/м3
40	12.96	1226	134.6
50	16.48	1145	184.4
60	20.67	1040	260.2
65	23.03	965	319.7

Определим объемы для этих точек, для построения графика в координатах p-V:

T, ◦C	V’, м3	V”, м3
40	8.156*10-4	7.43*10-3
50	8.73*10-4	5.42*10-3
60	9.615*10-4	3.84*10-3
65	1.036*10-3	3.128*10-3

Построим график, на котором совместим кривую насыщения и рабочий цикл на октофторпропане:

Рис. 3.1 P-V зависимость для цикла на октофторпропане (красным- цикл установки, синим – кривая насыщения).

На представленном графике красной линией обозначается рабочий цикл на октофторпропане, а синей линией, обозначена кривая насыщения для октофторпропана.

Далее определим коэффициент полезного действия и мощность при использовании октофторпропана для рабочего цикла. Полезную работу можно определить:

Запишем уравнение адиабаты:

Тогда в произвольном случае:

Зная плотность, получаем:

Подставим полученное значение и найдем удельную работу расширения:

Упростим это выражение:

Для октофторпропана: k=1.087

 Па

 Па

 кг/м³

 кг/м³

Полученное значение удельной работы расширения составляет:

Массовый расход октофторпропана при таких параметрах составляет:

Подводимая тепловая мощность, которая идет на испарение октофторпропана в испарителе, составляет:

7.752*

Подводимая тепловая мощность, которая идет на конденсацию октофторпропана в конденсаторе воздушного охлаждения, составляет:

Мощность вентилятора:

Мощность насоса на прокачку:

, где  , гидравлическое сопротивление на прокачку и на преодоление углов.

Таким образом, коэффициент полезного действия поршневой установки, определяемый как полезная мощность, отнесенная к подводимой тепловой мощности, составит:

Общий коэффициент полезного действия энергоустановки составляет:

Однако, в данный момент мы имеем возможность использовать только высокотемпературный контур, следовательно после пересчета:

 

Также весьма интересна экономическая часть разработки данной энергетической установки. Поскольку цены на все комплектующие, на природный газ, а также тарифы на электроэнергию известны, можно произвести оценочный расчет периода окупаемости данной установки.

3.4 Заключение по главе 3.

Проведена предварительная конструктивная проработка энергетической установки малой мощности на октофторпропане .  Относительный прирост КПД всей энергоустановки составил  , что является неплохим показателем.

2)  Рассчитана экономическая часть данного проекта.

Поскольку цены на все комплектующие, на природный газ, а также тарифы на электроэнергию известны, можно произвести оценочный расчет периода окупаемости данной установки.

Экономия в долларах в час составит:

,

где стоимость 1000 природного газа, относительный прирост КПД всей установки, расход топлива в ГПУ.

Стоимость всех комплектующих энергоустановки составит:

Где  - стоимость конденсатора воздушного охлаждения, – стоимость пластинчатого испарителя Альфа Лаваль CB-52-80H.  – стоимость насоса на прокачку фреона марки Witt gp51a/960, – стоимость газопоршневой установки Cummins QSK60G и поршневой машины соответственно.

Получаем время окупаемости нашей энергетической установки:

Это весьма небольшой срок окупаемости, менее года. Как видим, проект является с коммерческой точки зрения чрезвычайно выгодным.