Celem niniejszej pracy jest synteza i podsumowanie prowadzonych przez autora badań na temat modelowania cieplno-przepływowego urządzeń i maszyn służących najczęściej poprawie sprawności bloków energetycznych.
Poprawa wydajności bloku energetycznego jest złożonym zagadnieniem, żeby można je było zrealizować w sposób kompleksowy, dlatego w pracy skupiono się na możliwości jej poprawy od strony układu chłodzenia (skraplacze) i od strony wymienników regeneracyjnych.
Poprawy wydajności bloku można dokonać na etapie projektowania przez wybór trafnej geometrii i konfiguracji wymienników albo podczas eksploatacji poprzez wybór parametrów grzejno-przepływowych dla zmiennego obciążenia bloku.
Tego typu zagadnienia dla układu chłodzenia i wymienników regeneracyjnych były analizowane w niniejszej pracy. W sytuacji układu chłodzenia badania dotyczyły analizy różnorodnych konfiguracji połączenia skraplaczy, tj.
konfiguracji szeregowej, równoległej lub mieszanej. Dla skraplacza dokonano analizy doboru stosownej średnicy rur, jak jeszcze przekazano warunek na przyrosty temperatur wody chłodzącej w poszczególnych rurach.Przy zmiennym obciążeniu bloku energetycznego badania dotyczyły możliwości doboru strumienia masy i temperatury wody chłodzącej.
w przypadku wymienników regeneracyjnych przeprowadzono analizę, w jaki sposób powinien następować podział podgrzewu wody zasilającej na poszczególne wymienniki. Podczas projektowania ważne jest nie tylko określenie słusznych parametrów,na dodatek znajomość najmocniej niekorzystnych pod względem termodynamicznym stanów pracy wymiennika w celu ich uniknięcia.
Dlatego zbadano, dla jakiego strumienia ciepła występuje największy przyrost generacji strumienia entropii (największej straty egzergii) dla znanych (stałych) parametrów na wlocie do wymiennika. W pracy dodatkowo przedstawiono zależności aproksymacyjne dla skraplacza i wymiennika regeneracyjnego pozwalające określać ich osiągi dla zmiennych warunków.
Zależności aproksymacyjne pozwalają zastąpić modele wymienników składające się z kilkunastu liniowych i nieliniowych zależności. Do wyboru optymalnej geometrii wymienników i ich konfiguracji głównie stosowano funkcje celu w postaci maksymalizacji mocy i efektywności i minimalizacji generacji strumienia entropii albo straty egzergii.
Analizy zostały przeprowadzone na podstawie danych uzyskanych z symulatorów skraplacza, wymiennika regeneracyjnego i wymiennika przeciwprądowego i charakterystyk skraplacza, danych pomiarowych i danych uzyskanych na podstawie układów cieplnych wykonanych w programie GateCycle.
Zbiór wykorzystywanych informacji jest pokazujeny w każdym z rozdziałów omawiających poszczególne zagadnienia.
