Study of the Efficiency of a Gas Turbine on CO2 for the Use of Secondary Heat of Mining Enterprises
| dc.contributor.author | Kirsanov, Mykhailo | en |
| dc.contributor.author | Slobodiannykova, Inna | en |
| dc.contributor.author | Gupalo, Olena V. | en |
| dc.contributor.author | Privalov, Vladimir | en |
| dc.date.accessioned | 2025-07-28T08:15:47Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | O. Gupalo: ORCID 0000-0003-3145-9220 | en |
| dc.description.abstract | ENG: The mining industry has significant sources of secondary thermal resources with low temperatures of 35°C- 80°C. For their use in the production of additional electricity, it is proposed to use a gas turbine that operates on carbon dioxide (freon R-744) and implements the Rankine cycle. Known detailed tables and model equations for carbon dioxide describe its thermophysical properties. However, they are very complex and challenging to access for inspection. Therefore, this article aims to develop simple analytical expressions for the thermophysical parameters of R-744 for temperatures of 3°C- 80ºC and use them to study effective operation modes of a gas turbine for the use of secondary heat resources of mining enterprises. Mathematical modelling methods, theories of approximation of functions, fundamental laws of gas dynamics and technical thermodynamics were used to achieve the goal. The study resolved the issue of selecting an effective turbine operating mode based on the level of thermodynamic efficiency based on general thermodynamic laws. It was shown that reducing the cooling temperature of R-744 in the condenser from 20°C to 5°C due to the use of mine water increases the thermodynamic efficiency of the Rankine cycle almost twice. | en |
| dc.description.abstract | UKR: Гірничодобувна промисловість має значні джерела вторинних теплових ресурсів з низькими температурами 35°C - 80°C. Для їх використання у виробництві додаткової електроенергії пропонується застосувати газову турбіну, яка працює на діоксиді вуглецю (фреон R-744) і реалізує цикл Ренкіна. Відомі детальні таблиці та модельні рівняння для вуглекислого газу, що описують його теплофізичні властивості. Однак вони дуже складні і важкодоступні для перевірки. Тому метою цієї статті є розробка простих аналітичних виразів для теплофізичних параметрів R-744 для температур 3°C - 80ºC і використання їх для дослідження ефективних режимів роботи газової турбіни для утилізації вторинних теплових ресурсів гірничодобувних підприємств. Для досягнення поставленої мети використовувалися методи математичного моделювання, теорії апроксимації функцій, фундаментальні закони газодинаміки і технічної термодинаміки. В результаті дослідження вирішено питання вибору ефективного режиму роботи турбіни за рівнем термодинамічного ККД на основі загальних термодинамічних законів. Показано, що зниження температури охолодження Р-744 в конденсаторі з 20°С до 5°С за рахунок використання шахтної води підвищує термодинамічний ККД циклу Ренкіна майже вдвічі. | uk_UA |
| dc.description.sponsorship | M.S. Poliakov Institute of Geotechnical Mechanics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Dnipro | en |
| dc.identifier.citation | Kirsanov M., Slobodiannykova I., Gupalo O., Privalov V. Study of the Efficiency of a Gas Turbine on CO2 for the Use of Secondary Heat of Mining Enterprises. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2025. Vol. 1491 : Proc. of the VI International Conference "Essays of Mining Science and Practice" (RMGET 2024), 06/11/2024 – 08/11/2024 Dnipro, Ukraine. Art. 012065. DOI: 10.1088/1755-1315/1491/1/012065. | en |
| dc.identifier.doi | 10.1088/1755-1315/1491/1/012065 | |
| dc.identifier.issn | 1755-1307 (Print) | |
| dc.identifier.issn | 1755-1315 (Online) | |
| dc.identifier.uri | https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/1491/1/012065 | en |
| dc.identifier.uri | https://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/20868 | en |
| dc.language.iso | en | |
| dc.publisher | IOP Publishing Ltd | en |
| dc.subject | mining industry | en |
| dc.subject | secondary thermal resources | en |
| dc.subject | gas turbine | en |
| dc.subject | carbon dioxide (freon R-744) | en |
| dc.subject | Rankine cycle | en |
| dc.subject | additional electricity | en |
| dc.subject | гірничодобувна промисловість | uk_UA |
| dc.subject | вторинні теплові ресурси | uk_UA |
| dc.subject | газова турбіна | uk_UA |
| dc.subject | вуглекислий газ (фреон R-744) | uk_UA |
| dc.subject | цикл Ренкіна | uk_UA |
| dc.subject | додаткова електроенергія | uk_UA |
| dc.subject | КЕТтаОП | uk_UA |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY | en |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY::Engineering mechanics | en |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY::Engineering mechanics::Mechanical and thermal engineering | en |
| dc.title | Study of the Efficiency of a Gas Turbine on CO2 for the Use of Secondary Heat of Mining Enterprises | en |
| dc.title.alternative | Дослідження ефективності газової турбіни на СО2 для використання вторинного тепла гірничодобувних підприємств | uk_UA |
| dc.type | Article | en |