УТИЛИЗАЦИЯ ОТРАБОТАННОГО ТЕПЛА И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЕГО В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ

Авторы

  • Турарбек Шарипов Казахский агротехнический исследовательский университет имени С.Сейфуллина
  • Галина Таткеева Казахский агротехнический исследовательский университет имени С.Сейфуллина
  • Али Мехтиев Казахский агротехнический исследовательский университет имени С.Сейфуллина
  • Бексултан Калбаев Алматинский государственный колледж энергетики и электронных технологий

DOI:

https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-132-3-553-566

Ключевые слова:

термодинамика, энергия, равномерное распределение, энергетика, устойчивость

Аннотация

В основных секторах потребления энергии включаются жилищное строительство и транспорт. В каждом из них часть потребляемой энергии обычно используется и обычно выбрасывается в окружающую среду в виде тепла, известного как отходы. Сначала подход заключается в оптимизации процессов для снижения расходов топлива. Затем, если остается остаточное отходное тепло, акцент смещается на превращение этого тепла в электричество для повышения эффективности. Для этой цели разрабатываются несколько технологий, таких как двигатель цикла органического Ранкина и концепция Турбосол, основанная на квазизотермическом расширении смеси воды и масла в сопле. Кроме того, продолжаются разработки поршневых двигателей на основе циклов Стирлинга, Эрикссона и Джоуля, объединенных под общим названием внешне нагреваемых двигателей. Научные исследования также охватывают термоэлектрические и термомагнитные эффекты. В этой статье приводится неполный список этих технологий с описаниями и комментариями с целью оценить их потенциал и выявить текущие ограничения. Оценка различных технологий с точки зрения эффективности согласно первому закону оказывается недостаточной, что приводит к предложению новых критериев. Предлагается оценивать потребление тепловой энергии относительно доступной тепловой энергии. Кроме того, для оценки качества превращения тепловой энергии в электроэнергию предлагается оценивать выходную мощность, деленную на потребление доступного тепла. Кроме того, предлагается оценивать коэффициент восстановления эксергии на основе второго закона термодинамики. Эти новые критерии для диссипации тепла сравниваются с классическим первым законом эффективности в различных сценариях. В настоящее время одним из главных вызовов является генерация достаточного количества электроэнергии для обеспечения прибыльности. Также выдвигаются некоторые термоэкономические соображения, включая потенциальное воздействие налогообложения отходного тепла.

Биографии авторов

Турарбек Шарипов, Казахский агротехнический исследовательский университет имени С.Сейфуллина

докторант, Астана, Қазақстан, turarbek.sharipov@mail.ru

Али Мехтиев, Казахский агротехнический исследовательский университет имени С.Сейфуллина

к.т.н., доцент, Астана, Казахстан, barton.kz@mail.ru

Бексултан Калбаев, Алматинский государственный колледж энергетики и электронных технологий

магистр, Алматы, Казахстан, kalbayev_bk@mail.ru

Библиографические ссылки

[1] ADEME, Chaleur Fatale, 26 09 2017 [Online]. Available: http://www.ademe.fr/chaleur-fatale. (accessed Febr 7, 2018). N.P. Sokolov, V.A. Eliseev. Raschet po avtomatizirovannomu ehlektroprivodu [in Russian: Calculation of an automated electric drive]. Moscow, MEHI Publ., 1974, VII, 84 р.

[2] M. Pluviose, Conversion d'énergie par turbomachines. Eoliènne, turbines à gaz, cogénération, cycles combinés gaz-vapeur... (avec exercices résolus). Paris: Ellipses collection Technosup, 2005.

[3] T. Tartière, M. Astolfi, “A world Overview of the Organic Rankine Cycle Market,” Energy Procedia, 129, 2-9, 2017

[4] ] S. Broberg Viklund, M. Johansson, “Technologies for utilization of industrial excess heat: Potentials for energy recovery and CO2 emission reduction,” Energy Conversion and Management, 77, 369-379, 2014.

[5] S. Iglesias Garcia, R. Ferreiro Garcia, J. Carbia Carril, D. Iglesias Garcia, “A review of thermodynamic cycles used in low temperature recovery systems over the last two years,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 81, 760-767, 2018.

[6] M. Pavlas, M. Tous, “Efficiencient waste-to-energy system as a contribution to clean technologies,” Clean Techn Environ Policy, 11, DOI 10.1007/s10098-008- 0173-4, 19-29, 2009.

[7] A. B. Little, S. Garimella, “Comparative assessment of alternative cycles for waste heat recovery and upgrade,” Energy, 36, 4492-4504, 2011.

[8] S.-Y. Wu, H. Yang, L. Xiao, C. Li, “Comparative Investigation on Thermo-economic Performance between ORC and LiBr Absorption Refrigerating Cycle in Waste Heat Recovery,” in The 8th International Conference on Applied Energy – ICAE2016, Beijing, 2017.

[9] C. Zhang, C. Liu, S. Wang, X. Xu, Q. Li, “Thermoeconomic comparison of subcritical organic Rankine cycle based on different heat exchanger configurations,” Energy, 123, 728-741, 2017.

[10] M.-H. Yang, R.-H. Yeh, T.-C. Hung, “Thermoeconomic analysis of the transcritical organic Rankine cycle using R1234yf/R32 mixtures as the working fluids for lower-grade waste heat recovery,” Energy, 140, 818- 836, 2017.

[11] S. Lecompte, H. Huisseune, M. van den Broek, B. Vanslambrouck, M. De Paepe, “Review of organic Rankine cycle (ORC) architectures for waste heat recovery,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 47, 448-461, 2015.

[12] J. Bao, L. Zhao, “A review of working and expander selections for Organic Rankine Cycle,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 24, 325-342, 2013.

[13] M. Kermani, A. S. Wallerand, I. D. Kantor, F. Maréchal, “Generic superstructure synthesis of organic Rankine cycles for waste heat recovery in industrial processes,” Applied Energy, 212, 1203-1125, 2018.

[14] A. Landelle, N. Tauvernon, P. Haberschill, R. Revellin, S. Colasson, “Organic Rankine cycle design and performance comparison based on experimental database,” Applied Energy, 204, 1172-1187, 2017.

[15] M. Blaise, M. Feidt, D. Maillet, “Optimisation thermodynamique d'un nouveau convertisseur de chaleur en électricité "Turbosol",” in COlloque FRancophone en Energie, Environnement, Economie et Thermodynamique, , Bucarest, 2016.

[16] Mathes, R. (1992). Convertisseur de Faraday à métal/gaz : optimisation thermodynamique de cycles combinés et modélisation de l'accélérateur, (Doctoral Dissertation), Université J.Fourier, Grenoble, France.

[17] B. Woodland, J. Braun, E. A. Groll, W. Horton, Publications of the Ray W. Herrick Laboratories, 06 02 2010. [Online]. Available: https://docs.lib.purdue.edu/herrick/5/. (accessed Jan, 30, 2018)

Загрузки

Опубликован

12.04.2024

Как цитировать

Шарипов, Т., Таткеева , Г., Мехтиев, А., & Калбаев, Б. (2024). УТИЛИЗАЦИЯ ОТРАБОТАННОГО ТЕПЛА И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЕГО В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ. Вестник КазАТК, 132(3), 553–566. https://doi.org/10.52167/1609-1817-2024-132-3-553-566

Выпуск

Раздел

Энергетика