Разработка научно-технических решений для повышения технико-экономической эффективности перспективных энергетических установок на органическом топливе

Диссертация посвящена разработке научно-технических решений для повышения технико-экономической эффективности перспективных энергетических установок на органическом топливе и обоснованию их выбора. В работе представлена новая методология определения значений ключевых параметров перспективных энергетических установок, обеспечивающей возможность оценки и сравнения на ранних этапах разработки их технико-экономических характеристик. С использованием предложенной методологии подробно изучено два типа энергетических установок: высокотемпературные паротурбинные установки с двухкратным промежуточным перегревом в выносных камерах сгорания и кислородно-топливные энергетические установки на базе цикла Аллама. Для обоих типов энергоустановок установлены зависимости электрического КПД нетто от начальных и конечных параметров. Разработаны модели новых тепловых схем энергетической установки полузакрытого цикла на сверхкритическом диоксиде углерода, отличающиеся утилизацией низкопотенциальной теплоты. Разработаны штырьково-реберные интенсификаторы теплообмена, применимые для теплонапряженных деталей оборудования энергоустановок на базе цикла Аллама. Установлены зависимости коэффициента теплогидравлической эффективности от числа Рейнольдса для условий применения новых штырьково-реберных интенсификаторов теплообмена в охлаждаемых лопаточных аппаратах осевой турбомашины на сверхкритическом СО2. Установлены зависимости теплогидравлической эффективности от числа Рейнольдса для совокупности интенсификаторов (с поперечными, v-образными и винтовыми ребрами) теплообмена, применимых для образованных цилиндрическими каналами систем охлаждения лопаточных аппаратов высокотемпературных паротурбинных установок. Разработана совокупность функционально-стоимостных моделей основного оборудования перспективных энергетических установок: выносной камеры сгорания для сжигания метана с кислородом в среде водяного пара и котельной установки высокотемпературного паротурбинного энергоблока; охлаждаемой осевой турбины на сверхкритическом диоксиде углерода, микроканальных пластинчатых теплообменников рекуперативной системы для утилизации теплоты выхлопа углекислотной турбомашины, камеры сгорания энергоустановки на базе цикла Аллама. Сформированы рекомендации по выбору перспективных энергетических установок в сценарных условиях развития теплоэнергетики.