Zastosowanie minimalizacji generacji entropii do określenia optymalnej średnicy wewnętrznej rurki skraplacza jednobiegowego typu „church window”

• Autorzy: Laskowski R. , Smyk A. , Rusowicz A. , Grzebielec A.

Warianty tytułu

EN

Application of entropy generation minimization to determine the optimum diameter of the inner tube of the "church window" condenser

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu wyznaczenia optymalnej wartości średnicy wewnętrznej rurki skraplacza bloku energetycznego typu „church window” zastosowano minimalizację generacji entropii. W przyjętym modelu uwzględniono generację entropii w wyniku przepływu ciepła i oporów przepływu od strony wody chłodzącej. Obliczenia przeprowadzono dla dwóch zależności na współczynnik oporów przepływu z uwzględnieniem różnych wartości chropowatości rurki skraplacza. Wartość optymalnej średnicy zależy od przyjętej wartości chropowatości i wraz ze wzrostem chropowatości rośnie. Z przeprowadzonej analizy otrzymano dla analizowanego skraplacza optymalną wartość wewnętrznej średnicy rurki równą 20 mm. Podana wartość dotyczy górnego przedziału chropowatości, który można uznać za „bezpieczny” dla przeciętnych warunków eksploatacyjnych, uwzględniających średnie zanieczyszczenie rurek skraplacza.

EN

In order to determine the optimum value of the inner diameter of the condenser tube type of “church window” entropy generation minimization was used. In this model the entropy generation by heat transfer and pressure drop from the cooling water side were taken into account. Calculations were performed for the two relations of flow resistance and for the different values of roughness of the condenser tube. The value of the optimal diameter depends on the value of roughness and with the increase of roughness the value of the optimal diameter increases. From the performed analysis the optimal value of the inner tube diameter of 20 mm was obtained. The specified value is for the upper range of roughness, which can be considered as “safer” for average operating conditions, taking into account the average fouling of the condenser tubes.

Słowa kluczowe

PL

minimalizacja generacji entropii; skraplacz energetyczny; optymalizacja; średnica rurki

EN

entropy generation minimization; steam condenser; optimization; tube diameter

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 7/8
• Strony: 20--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Laskowski R.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Cieplnej, Warszawa

autor

Smyk A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Cieplnej, Warszawa

autor

Rusowicz A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Cieplnej, Warszawa

autor

Grzebielec A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Cieplnej, Warszawa

Bibliografia

• [1] Chmielniak T., Technologie energetyczne, WNT Warszawa 2008.
• [2] Laudyn D., Pawlik M., Strzelczyk F., Elektrownie, WNT Warszawa 2009.
• [3] Nag P. K., Thermal Power Engineering, Tata McGraw-Hill Education, 2002.
• [4] Cengel Y. A., Heat transfer, McGraw-Hill, 1998.
• [5] Holman J.P., Heat Transfer, McGraw-Hill, New York, 2002.
• [6] Kostowski E., Heat Transfer (in Polish), WPS Gliwice, 2000.
• [7] Wiśniewski S., Wiśniewski T. S., Heat Transfer (in Polish), WNT Warszawa, 2012.
• [8] Szkłowier G. G., Milman O. O., Issledowanije i rasczot kondensacionnych ustrojstw parowych turbin. Energoatomizdat. Moskwa 1985.
• [9] Smyk A., Wpływ parametrów członu ciepłowniczego elektrociepłowni jądrowej na oszczędność paliwa w systemie paliwowo – energetycznym, rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, 1999.
• [10] Rusowicz A., Zagadnienia modelowania matematycznego skraplaczy energetycznych, rozprawa habilitacyjna, Politechnika Warszawska, 2013.
• [11] Salij A., Wpływ jakości i niezawodności układu skraplaczy turbinowych na pracę bloku energetycznego, rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, 2011.
• [12] Putman R. E., Harpster J. W., The measurement of condenser losses due to fouling and those due to air ingress, EPRI Condenser Seminar and Conference, San Antonio, TX, Sept. 10-12, 2002.
• [13] Grzebielec A., Rusowicz A., Thermal Resistance of Steam Condensation in Horizontal Tube Bundles. Journal of Power Technologies. Vol.91, No 1 (2011) pp.41-48.
• [14] Praca zbiorowa pod redakcją Chmielniak T., Trela M., Diagnostics of New-Generation Thermal Power Plants, Gdańsk 2008.
• [15] Gardzilewicz A., Marcinkowski S., Sobera H., Banasiewicz J., Pomiar ciśnienia w kondensatorach turbin parowych. Energetyka nr 10/11, 2002 s. 743–751.
• [16] Haseli Y., Dincer I., Naterer G. F., Optimum temperatures in a shell and tube condenser with respect to exergy, International Journal of Heat and Mass Transfer 51 (2008) 2462–2470.
• [17] Anozie A. N., Odejobi O. J., The search for optimum condenser cooling water flow rate in a thermal power plant, Applied Thermal Engineering 31 (2011) 4083–4090.
• [18] Gardzilewicz A., Błaszczyk A., Głuch J., Aspekty techniczno – ekonomiczne i ekologiczne regulacji wody chłodzącej w turbinach parowych wielkiej mocy, Archiwum Energetyki, tom XXXVIII (2008), nr 2, 83–95.
• [19] Beckman G., Heil G., Mathematische Modelle fur die Beurteilung von Kraftwerksprozessen, EKM Mitteillungen, 10 (1965).
• [20] Laskowski R. M., A mathematical model of the steam condenser in the changed conditions, Journal of Power Technologies, 92 (2) (2012), pp. 101–108.
• [21] Laskowski R., Lewandowski J., Simplified and approximated relations of heat transfer effectiveness for a steam condenser, Journal of Power Technologies 92 (4) (2012) 258–265.
• [22] Laskowski R., Smyk A., Analiza warunków pracy skraplacza energetycznego z wykorzystaniem pomiarów i modelu aproksymacyjnego, Rynek Energii 1 (110) 2014
• [23] Laskowski R., The black box model of a double-tube counter-flow heat exchanger, Heat Mass Transfer 1-9,2014, DOI 10.1007/s00231-014-1482-2.
• [24] Laskowski R., Lewandowski J. A simplified mathematical model of a U-tube steam generator under variable load conditions, Archives of Thermodynamics 34 (3), 75–88, 2013.
• [25] Bejan A., The concept of irreversibility in heat exchanger design: counterflow heat exchangers for gas-to-gas applications, J. Heat Transfer Trans. ASME 99 (3) (1977) 374–380.
• [26] Bejan A., Second-law analysis in heat transfer and thermal design, Adv Heat Transfer 1982,15,1–58.
• [27] Ogiso K., Duality of heat exchanger performance in balanced counter-flow systems, J. Heat Transfer Trans. ASME 125 (3) (2003) 530–532.
• [28] Xu Z., Yang S., Chen Z., A modified entropy generation number for heat exchangers, J. Therm. Sci. 5 (4) (1996) 257–263.
• [29] Xiong Daxi, Li Zhixin, Guo Zengyuan, On Effectiveness and Entropy Generation in Heat Exchange, Journal of Thermal Science, Vol. 5, No.4, 1996.
• [30] Hesselgreaves, J. E., Rationalization of Second Law Analysis of Heat Exchangers, Int. J. Heat Mass Transfer, 43, pp. 4189–4204, 2000.
• [31] Mohamed H. A., Entropy Generation in Counter Flow Heat Exchangers, ASME J. Heat Transfer, 128, pp. 87–92, 2006.
• [32] Mishra M., Das P.K., Sarangi S., Second law based optimisation of crossflow plate-fin heat exchanger design using genetic algorithm, Applied Thermal Engineering 29 (2009) 2983–2989.
• [33] Ogulata R. T., Doba F., Yilmaz T., Irreversibility analysis of cross flow heat exchangers, Energy Conversion & Management 41 (2000) 1585-1599.
• [34] Rao R. V., Patel V. K., Thermodynamic optimization of cross flow plate-fin heat exchanger using a particle swarm optimization algorithm, International Journal of Thermal Sciences 49 (2010) 1712–1721.
• [35] Lerou P. P. P. M., Veenstra T. T., Burger J. F., Brake H. J. M., Rogalla H., Optimization of counterflow heat exchanger geometry through minimization of entropy generation, Cryogenics 45 (2005) 659–669.
• [36] Ordonez J. C., Bejan A., Entropy generation minimization in parallel-plates counterfow heat exchangers, Int. J. Energy Res. 2000; 24:843–864.
• [37] Rusowicz A., Grzebielec A., The numerical modeling of a church window power plant condenser, Rynek Energii 6(109)/2013, pp. 137-141.
• [38] Bejan A., Entropy generation minimization: The new thermodynamics of finite size devices and finite time processes, Journal of Applied Physics 79 (1996), 1191–1218.
• [39] Szargut J., Problems of thermodynamics optimization, Archives of Thermodynamics 19, 3/4(1998), 85–94.
• [40] Kolenda Z., Analysis of the possibility to reduce the imperfections of the thermodynamic processes of the supply of electricity, heat and cooling in the context of sustainable development of the country. Exergy analysis and entropy generation minimization method (in Polish), Wyd. PAN (red. Ziębik A., Szargut J., Stanek W.), 2006.
• [41] Laskowski R., Rusowicz A., Smyk A., Weryfikacja średnicy rurek skraplacza na podstawie minimalizacji generacji entropii, Rynek Energii, 1(116) 2015, 71-75.
• [42] Laskowski R., Smyk A., Lewandowski J.: Analiza osiągów skraplacza i części niskoprężnej turbiny w zmienionych warunkach pracy. Instal nr 7-8/2014 s. 12-18.