водород, проблема Опции

[lz2gj]

Кажется, что водород уже перевращаеться в прблема для турбогенераторов: http://www.npp.zp.ua/news#news-1716

[Didro]

ЛМЗ уже серийно делает с полным водяным охлаждением до 800 МВт, ждем увеличения мощности до 1200 МВт.

[pkb]

Вопрос чайника, а вообще почему водород, а допустим инертный азот?
Вроде бы даже в массивных и тихоходных генераторах ГЭС его используют...
Но почему? Летуч, взрывоопасен, теплоёмкость - всяко хуже воды... диэлектрик, так и азот тоже...

[Pakman]

Водород из-за разности плотностей с воздухом создаёт подъемную силу. У азота в этом плане практически нет преимуществ.

[armadillo]

эээ и поднимает турбину штоле? при чем тут подъемная сила?

[Dobryak]

Вопрос чайника, а вообще почему водород, а допустим инертный азот?
Вроде бы даже в массивных и тихоходных генераторах ГЭС его используют...
Но почему? Летуч, взрывоопасен, теплоёмкость - всяко хуже воды... диэлектрик, так и азот тоже...

У генератора две обмотки: статора и ротора. Обе естественно греются. Обмотку статора охлаждают ожидаемо водой (дистилированной). А обмотку ротора водородом. Про закону равнораспределения теплоемкость на одну степень свободы кТ/2 независимо от массы. Потери же на вращение ротора в газовой среде растут, само собой, с плотностью газа. Поэтому как охладитель легчайший водород делает все остальные газы как бык овцу. Тот же азот всемеро. Охлаждающий газ тоже надо охлаждать, и эта семерка дает такой же выигрыш в прокачке через систему охлаждения газа и в его сложности.

[Didro]

Вопрос чайника, а вообще почему водород, а допустим инертный азот?
Вроде бы даже в массивных и тихоходных генераторах ГЭС его используют...
Но почему? Летуч, взрывоопасен, теплоёмкость - всяко хуже воды... диэлектрик, так и азот тоже...

Температура у водорода 20 К, у азота 77К, что снижает массу ротора более чем на треть, плюс почти вдвое меньше потери, а значит и расход хладагента, и энергии на его обеспечение.

[Dobryak]

Температура у водорода 20 К, у азота 77К, что снижает массу ротора более чем на треть, плюс почти вдвое меньше потери, а значит и расход хладагента, и энергии на его обеспечение.

Разве охлаждают жидким водородом, а не газом?

[Vaklin Hristov]

Газом охлаждают. Температура его около 40 градусов Цельсия. Теплоемкость и килограмм-молы, число Авогадро, объем одного грамм-мола при НУ и т.д.. Прочитайте в Википедий.

Еще учтите, что там баланс по давлению есть между водородом, конденсатом (дистиллированная вода) и уплотняющим маслом. Он должен сохранится во всех дозволенных температурных режимах и т.д. Кроме того, вопрос доступности охлаждающего агента так же важен. Электролизер требует только воду и электричество.

[Татарин]

Вопрос чайника, а вообще почему водород, а допустим инертный азот?
Вроде бы даже в массивных и тихоходных генераторах ГЭС его используют...
Но почему? Летуч, взрывоопасен, теплоёмкость - всяко хуже воды... диэлектрик, так и азот тоже...

Разница в теплопроводности НАСТОЛЬКО велика, что оправдывает все проблемы.

[Татарин]

У генератора две обмотки: статора и ротора. Обе естественно греются. Обмотку статора охлаждают ожидаемо водой (дистилированной). А обмотку ротора водородом. Про закону равнораспределения теплоемкость на одну степень свободы кТ/2 независимо от массы. Потери же на вращение ротора в газовой среде растут, само собой, с плотностью газа. Поэтому как охладитель легчайший водород делает все остальные газы как бык овцу. Тот же азот всемеро. Охлаждающий газ тоже надо охлаждать, и эта семерка дает такой же выигрыш в прокачке через систему охлаждения газа и в его сложности.

Дело не в теплоёмкости (разница в объёмной теплопроводности не так уж велика, а перекачиваются именно объёмы при равном давлении).
Дело именно в теплопроводности (скорость перераспределения тепла в газе), которая увеличивает теплоотвод от поверхности к газу и от газа к поверхности.

То есть, да: дело в массе молекулы и распределения энергии по степеням свободы.
И нет: дело не в том, что водород несёт больше тепла, дело в том, что он его очень быстро отбирает и уводит от приповерхностного слоя.

[Татарин]

Кроме того, вопрос доступности охлаждающего агента так же важен. Электролизер требует только воду и электричество.

Это важно только при выборе между гелием и водородом. И даже будь гелий вообще бесплатен, выбор не был бы очевиден.

А среди прочих газов альтернативы водороду для теплоотвода просто нет.

[LAV48]

Вообще для охлаждения лучше гелий, но он, собака, дорогой и очень текучий (в смысле улетает через неплотности). Уже где-то на форуме это обсуждалось.

[Vaklin Hristov]

Водород так же летучий. Кроме того, он взрывается. Там есть предельная концентрация в 5% по машзалу. Для гелия нет такой концентраций, но содержать криогенную установку для разделения газов дорого. Сам гелий не так уж дорогой раз люди себе позволяют купить промышленную бутылку для заполнения тысячу баллонов для свадьбы или дня рождения.

Когда станций проектировали старались сделать их самодостаточными.

[Didro]

Разве охлаждают жидким водородом, а не газом?

Есть и газ и жидкость.
Есть ротор жидким, после которого газ на статор.

[Татарин]

Есть и газ и жидкость.
Есть ротор жидким, после которого газ на статор.

Это где такое?!
Люблю экзотику.

...
Крупный НТСП-генератор был только в Питере (20МВт, НЯП), а ВТСП сейчас только-только мегаватт перешагнули.
А захолаживание до гиперпроводимости (не сверх-), НЯЗ, для генераторов не практикуется в силу бОльших потерь на охлаждение.

Но если где-то такое есть, было б ну очень интересно.

[Татарин]

Водород так же летучий. Кроме того, он взрывается. Там есть предельная концентрация в 5% по машзалу. Для гелия нет такой концентраций, но содержать криогенную установку для разделения газов дорого. Сам гелий не так уж дорогой раз люди себе позволяют купить промышленную бутылку для заполнения тысячу баллонов для свадьбы или дня рождения.

Когда станций проектировали старались сделать их самодостаточными.

Летучесть водорода - это совсем другого уровня летучесть. Двухатомный газ против благородного одноатомного (и у гелия и сам атом значительно меньше).
Там чуть ли не десятичный порядок разницы в размерах.

И гелий вовсе не так уж хорош для охлаждения. Он в два раза тяжелее, это компенсирует вращательные степени свободы у водорода.

Тут как с водой: нам повезло, что такой хороший теплоноситель оказался ещё и очень дешёвым.

[LAV48]

Летучесть водорода - это совсем другого уровня летучесть. Двухатомный газ против благородного одноатомного (и у гелия и сам атом значительно меньше).
Там чуть ли не десятичный порядок разницы в размерах.

И гелий вовсе не так уж хорош для охлаждения. Он в два раза тяжелее, это компенсирует вращательные степени свободы у водорода.

Размер молекулы (в данном случае = атома) определяет не только текучесть, но и длину свободного пробега, а значит и теплопроводность, при прочих равных

[Didro]

Крупный НТСП-генератор был только в Питере (20МВт, НЯП), а ВТСП сейчас только-только мегаватт перешагнули.
А захолаживание до гиперпроводимости (не сверх-), НЯЗ, для генераторов не практикуется в силу бОльших потерь на охлаждение.

Но если где-то такое есть, было б ну очень интересно.

Вы про глебовский, который еще при Брежневе был сделан?
А следующий 300 МВт, непошедший в серию из-за проблем утечки гелия, которые даже на 20 МВт были в лучшие периоды 3 гр./мин.

[LAV48]

Бегло "гугланул" теплопроводности газов и да, водород при рассматриваемых условиях всё равно лучше гелия (разве что не стал оценивать по плотности, возможно она поменяет "баланс" в установке в целом). Ещё один плюс может в прямом смысле вытекать из применения гелия - допустимое уменьшение зазоров.
Так, например, производители HDD заменив воздух на гелий, путём снижения высоты парения магнитных головок над поверхностью увеличили плотность записи.

[Dobryak]

Есть и газ и жидкость.
Есть ротор жидким, после которого газ на статор.

Жидким водородом при 20 Кельвина? Позвольте усомниться.

Полые провода для водяного охлаждения не новость.

[Didro]

Бегло "гугланул" теплопроводности газов и да, водород при рассматриваемых условиях всё равно лучше гелия (разве что не стал оценивать по плотности, возможно она поменяет "баланс" в установке в целом). Ещё один плюс может в прямом смысле вытекать из применения гелия - допустимое уменьшение зазоров.
Так, например, производители HDD заменив воздух на гелий, путём снижения высоты парения магнитных головок над поверхностью увеличили плотность записи.

У гелия очень маленькая теплота испарения, что требует больших объемов, а значит и больше утечки.

Сообщение отредактировал Didro - 3.5.2016, 16:04

[Татарин]

Размер молекулы (в данном случае = атома) определяет не только текучесть, но и длину свободного пробега, а значит и теплопроводность, при прочих равных

/убрал/

Ну, тем не менее. Водород всё равно легче.

Сообщение отредактировал Татарин - 3.5.2016, 18:00

[Татарин]

Вы про глебовский, который еще при Брежневе был сделан?
А следующий 300 МВт, непошедший в серию из-за проблем утечки гелия, которые даже на 20 МВт были в лучшие периоды 3 гр./мин.

Ну да. Я к тому и говорю, что НТСП генераторов нет.

Так какие генераторы охлаждаются кипящими газами? тем более жидким водородом?!

Как человеку, видевшему криогенную аппаратуру, мне это кажется совершенно невероятным. Ну или как минимум ОЧЕНЬ удивительным. Где? кто? ЗАЧЕМ?

Сообщение отредактировал Татарин - 3.5.2016, 17:37

[Pakman]

Вот что вычтитал про преимущества водородной сестемы:

- устраняет опасность возгорания обмотки, так как водород в корпусе ТГ не поддерживает горение и пробой изоляции не влечет за собой пожара;

- уменьшается шум внутри работающего генератора, так как плотность водорода незначительная

А вы - теплопроводнось, длина пробега атома... Всё дело в подъёмной силе!

[Didro]

Ну да. Я к тому и говорю, что НТСП генераторов нет.

Серийных.

Так какие генераторы охлаждаются кипящими газами? тем более жидким водородом?!

Как человеку, видевшему криогенную аппаратуру, мне это кажется совершенно невероятным. Ну или как минимум ОЧЕНЬ удивительным. Где? кто? ЗАЧЕМ?

Не кипящими, а жидкими, т.к. кипение создает проблемы и его минимизируют, полностью избежать не получится.
Есть и водород и фреон, у китайцев есть и серийные такие генераторы.
Жидким водородом ротор и после статор должны были охлаждаться генераторы 1,6 и 2,4 ГВт, которые не пошли в серию после известных переможных здрад 26.04.86 г.
Машина 2,4 ГВт рассматривалась как для АЭС, так и крупных угольных ГРЭС нового поколения.

[AtomInfo.Ru]

Кажется, что водород уже перевращаеться в прблема для турбогенераторов: http://www.npp.zp.ua/news#news-1716

И не только на ВВЭР.

http://www.platts.com/latest-news/electric...cticut-21486429

[Didro]

Жидким водородом при 20 Кельвина? Позвольте усомниться.

Сомневайтесь, особенно на фоне рабочих 20 и 300 МВт охлаждаемых жидким гелием при 4К.
Серийными не стали из-за заметных потерь гелия, это не водород.

[Dobryak]

Сомневайтесь, особенно на фоне рабочих 20 и 300 МВт охлаждаемых жидким гелием при 4К.
Серийными не стали из-за заметных потерь гелия, это не водород.

Самая большая криостанция в мире на сверхпроводящем Большом адронном коллайдере в ЦЕРН-е. Серийных генераторов с гелиевым охлаждением нет, так что я сомневался не зря.

Хотел бы я видеть ссылку на упомянутые Вами турбогенераторы: кто, где, когда?


Сообщение отредактировал Dobryak - 23.5.2016, 6:29

[Didro]

Самая большая криостанция в мире на сверхпроводящем Большом адронном коллайдере в ЦЕРН-е. Серийных генераторов с гелиевым охлаждением нет, так что я сомневался не зря.

Нет из-за ресурсов и стоимости гелия и невозможности исключить его потери.

Хотел бы я видеть ссылку на упомянутые Вами турбогенераторы: кто, где, когда?

Был такой город, Ленинградом звался, и ВНИИэлектромаш.
Вот в каком виде сейчас первый в мире СП генератор КТГ-20 (20 МВт).



КТГ-300 был в натуре изготовлен в 1985 г.
Похоронили все прыгуны с их перемогами 26 апреля 1986 года.

[Didro]

Уникальный опыт разработки общепромышленных СП генераторов был накоплен во ВНИИ электромашиностроения (Ленинград, СССР) под руководством академика И.А. Глебова. Там был разработан СП генератор (КТГ-20) мощностью 20 МВА с масляным охлаждением якоря, эксплуатировавшийся в электросети Ленэнерго в период 1980-1992 гг. Другим центром являлся физико-технический институт низких температур (ФТИНТ, Харьков, СССР), известный разработкой генератора мощностью 2 МВА с воздушным охлаждением якоря.

В период 1970-1980гг. в СССР (Электросила) и США (General Electric) велись также работы по созданию промышленных СПСГ мощностью 200-1300 МВА.

В это же время началась разработка бортового авиационного генератора в АКБ «Якорь» (Москва, СССР) совместно с МАИ. Генератор мощностью 780 кВА с номинальной частотой вращения 12000 мин1 имел сверхпроводящий индуктор из провода Nb-Ti при охлаждении жидким гелием и криопроводниковый якорь из сверхчистого алюминия, охлаждаемый жидким водородом. В 1985г. он был успешно испытан на стенде МАИ.

[Didro]