3.2 Задание

1) Определить расход воды L, м³/с.

2) Определить механическую мощность преобразователя тепловой энергии океана, Р₁, Вт.

3) Построить зависимость выходной мощности от перепада температур ΔT = 5; 10; 15; 20 °С.

3.3 Исходные данные для расчета

Температура поверхностных слоев воды t_г = 26 °С, глубинных слоев – t_х = 15 °С, расход воды G составил 1 т/ч. Мощность идеальной тепловой машины Р₀=5 МВт.

3.4 Выполнение расчета

Мощность идеальной тепловой машины Р₀, отдаваемая теплой водой в идеальной системе. Поток теплой воды с объемным расходом Q поступает в систему при температуре T_г и покидает ее при температуре Т_х (температура холодных глубинных вод):

(3.1)

где   плотность морской воды, ρ=1020 кг/м³; С  массовая теплоемкость морской воды, c=3900Дж/(кг·К); L  расход воды, м³/с; ∆T = (Т_г  Т_х)  разность температур поверхностных и глубинных вод (температурный перепад цикла), К.

На основе второго закона термодинамики максимальная механическая мощность, которую можно получить от преобразования теплового потока, Вт, может быть определена как

(3.2)

где

(3.3)

Здесь η₁ есть КПД идеальной тепловой машины Карно, работающей при перепаде температур между T_г, и T_х = Т_г – ΔТ. Выход в случае реальной системы будет существенно ниже, чем Р₁. Реальные тепловые машины работают не по циклу Карно, а по циклу ближе к идеальному циклу паровой турбины Ренкина.

Тем не менее выражения – позволяют проиллюстрировать возможности и ограничения ОТЭС. Согласно формулам (3.1) – (3.3) идеальная механическая выходная мощность преобразователя тепловой энергии, Вт,

(3.4)

Таким образом, для получения значительных мощностей требуются большие потоки воды даже для случая максимально возможного перепада температур в океане. Это в свою очередь требует применения громоздких и, соответственно, дорогостоящих технических средств.

Таблица 3.1

Зависимость выходной мощности от перепада температур (P₀=const)

ΔТ, °С	L, м3/с	η1	Р1 , МВт (3.2)	P1 , МВт (3.4)
5	0,25	0,02	0,10	0,08
10	0,12	0,03	0,15	0,15
15	0,08	0,05	0,25	0,24
20	0,06	0,07	0,33	0,32

Таблица 3.2

Зависимость выходной мощности от перепада температур (L=const)

ΔТ, °С	P0, МВт	η1	Р1 , МВт (3.2)	P1 , МВт (3.4)
5	2,19	0,02	0,04	0,03
10	4,37	0,03	0,13	0,15
15	6,56	0,05	0,33	0,33
20	8,75	0,07	0,61	0,58

Р₁ ,МВт

ΔТ, °С

Рис.3.2 Зависимость выходной мощности преобразователя тепловой машины от перепада температур цикла (Р₀=const)

Р₁ ,МВт

ΔТ, °С

Рис.3.3 Зависимость выходной мощности преобразователя тепловой машины от перепада температур цикла (L=const)

Вывод: расход воды L=0,11м³/с. Механическая мощность преобразователя тепловой энергии океана P₁=0,15МВт. Исходя из расчетов и полученной графической зависимости выходной мощности преобразователя тепловой машины от перепада температур можно сказать, что с увеличением теплоперепада выходная мощность тепловой машины растет как в случае P₀=const, так и в случае L=const.

П

Взам. инв. №

Подпись и дата

ИНМВ 710604.000 ПЗ

Изм.

Кол.

Лист

№док

Подпись

Дата

Инв. № подл.

Хххх

Расчет параметров ПРИЛИВНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

Стадия

Лист

Листов

Проверил

Лазарев

АС

Утвердил

Стариков

Н.контролер

Ведрученко

рактическая работа 4 Расчет параметров ПРИЛИВНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ

Цель работы: оценка энергетического потенциала приливной энергии океанического бассейна приливных электрических станций.