Детальная информация

К середине века выработка электроэнергии вырастет более чем в два раза, что приведет к увеличению выбросов парниковых газов, которые повышают вероятность глобального потепления. Одним из наиболее перспективных циклов по выработке электрической энергии является цикл Брайтона со сверхкритическим диоксидом углерода. Рабочее тело обладает высокой плотностью энергии, стабильными термическими и химическими свойствами. Для более глубокого исследования газодинамических и прочностных характеристик проточной части турбины, работающей на сверхкритическом диоксиде углерода, необходимо создание полномасштабного натурного экспериментального стенда. Однако свойства рабочего тела не до конца изучены, создание натурного стенда требует высоких затрат и повышенных мер безопасности, так как его работа характеризуется высокими значениями температуры и давления. В работе проведено моделирование сверхкритического диоксида углерода на воздух с использованием методики подобия. Для валидации численных экспериментов, проведенных в программном комплексе Ansys Workbench, выбран экспериментальный стенд, расположенный на базе Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Проведена комплексная оценка технического состояния стенда, выполнены замена и модернизация некоторых узлов. В рамках подготовки стенда выполнены тепловой и ресурсный расчеты подшипника. Разработаны и изготовлены новые форсунки подачи масла в подшипники. Проведены испытания масляной системы, которые показали, что объемный расход удовлетворяет оптимальным значениям из технического паспорта подшипника. Выполнен замер объемного расхода водяной системы. Была разработана современная измерительная система, обеспечивающая высокую точность экспериментов и позволяющая получать в настоящем времени основные характеристики турбины для дальнейших экспериментальных исследований.

By the middle of the century, electricity generation will more than double, leading to increased greenhouse gas emissions, which increase the likelihood of global warming. One of the most promising ways to generate electric energy is the Brayton cycle with supercritical carbon dioxide as a working fluid. This fluid has a high energy density and stable thermal and chemical properties. To further investigate the gas dynamics and structural characteristics of the turbine flow paths operating on supercritical carbon dioxide, it is necessary to create a full-scale experimental stand. However, the properties of the working fluid are not yet fully understood, that is why the creation of such a stand requires high costs and increased safety measures, since its operation is characterized by high temperature and pressure. In this work, supercritical carbon dioxide to air is simulated using the similarity technique. To validate numerical experiments conducted in Ansys Workbench software package, an experimental stand at Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University was selected. A comprehensive evaluation of technical condition of the stand was conducted, and some units were replaced and modernized. As part of the stand preparation, thermal and resource calculations of the bearings were performed, and new oil injection nozzles for the bearings were designed and manufactured. Tests of the oil system were conducted, which showed that the volumetric flow rate meets the optimum values from the bearing technical data sheet. The volumetric flow rate of water in the system was also measured. A modern measuring system was developed, ensuring high experimental accuracy and allowing to obtain the main characteristics of the turbine in real time for further experimental studies.

Глобальная энергия. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2022 -. — Электрон. журнал. — Периодичность: 4 раза в год. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Глобальная энергия. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2022 -. Т. 30, № 3, 2024. — 1 файл (9,57 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j24-500.pdf>.