Особенность работы таких станций — так называемый «треуголь­ный» цикл: нагрев и испарение рабочего тела в результате политроп - ного процесса, адиабатное расширение через турбину, изотермическое сжатие при подаче в испаритель с одновременным отводом избыточ­ного тепла в холодильнике.

КПД такого цикла ниже термического КПД цикла Карно примерно в 2 раза. С точностью до 1 % он определяется выражением

ц = (ТОЇ—Т02)/2Т01,

где ТОЇ — температура теплой подледной воды (275 К); Т02 — темпе­ратура охлаждающего воздуха (до 233 К).

Удельная мощность, получаемая сім2 площади океана, при раз­ности температур воды и воздуха, равной 10 °С, составляет примерно 18 кВт/м2 при разности 20 °С — 60 кВт/м2, а при разности 30 °С — 125 кВт/м2.

В этих оценках величина скорости движения воды принята равной 0,02 м/с — характерная скорость для прибрежных районов Северного Ледовитого океана. Таким образом, при отсутствии ограничений по глу­бине океана в зоне размещения полярной ОТЭС и мощности в 1 МВт она будет возмущать тепловой режим на площади всего около 20 м2.

На рис. 5.12 приведена разработанная А. К. Ильиным и В. В. Тикменовым схема АОТЭС с обдуваемыми воздухом теплооб­менниками. В ней использован дополнительный контур с промежу-

точным теплоносителем, позволяющий существенно снизить потери энергии на собственные нужды станции.

Схема напоминает обычные тепловые станции с градирнями для охлаждения отработавшей воды. Но данные градирни действуют в условиях, когда температура наружного воздуха много ниже нуля, а охлаждаемая жидкость имеет температуру всего на несколько граду­сов выше.

Примечание.

Поэтому в охлаждающем контуре такой станции необходимо использовать рассол с низкой температурой замерзания.

В качестве промежуточного теплоносителя применяется водный раствор хлористого кальция с концентрацией не менее 26 кг на 100 кг воды, который достаточно широко используется в холодильной тех­нике. Рабочим телом в основном контуре станции служит фреон-12, пары которого приводят в движение турбину с электрогенератором.

Промежуточный теплоноситель охлаждается путем разбрызгива­ния через форсунки оросительного охладителя. Причем важно обе­спечить определенное распыление, чтобы, с одной стороны, капли теплоносителя не выносились потоком холодного воздуха, а с дру­гой — успевали охладиться во время падения.

Для того чтобы капля диаметром 1 мм охладилась на 2 °С при дви­жении в воздухе со средней разностью температур 30 °С ей необхо­димо пролететь в свободном падении чуть более 3 м. Распыляя таким образом раствор хлористого кальция, можно добиться удельного съема энергии более 230 Вт/(м2К).

Такие значения коэффициентов теплоотдачи, конечно, уступают получаемым в настоящее время в конструкциях водо-водяных тепло­обменников традиционных ОТЭС (до 5 кВт/(м2К)), но превышают примерно в 5 раз характерные величины для простейших воздушных теплообменников станций без промежуточного теплоносителя.

Это позволяет снизить металлоемкость конденсаторов и примерно на 20 % увеличить выработку полезной энергии.