introforelesning semesteroppgave om dampturbin

Introforelesning Semesteroppgave om Dampturbin

TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

DAMPTURBINER

- Introduksjon -


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Hero(n) fra Alexandria(2000 år siden)

Leketøy!

Bruk av damp har en lang historie:

Watt’s Dampmaskin (250 år siden)

Industrielle anvendelser!


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Damp er også viktig i dagens virkelighet

•Ca 60% av verdens energiproduksjon kommer fra forbrenning av fossile brensler; ca 15% fra atomkraft.

•Dampturbiner driver 80% av alle generatorer for produksjon av elektrisitet fra fossile kilder


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Eksempel: Gasskraftverk

Virkningsgrader:Gassturbin alene: η=0.30 – 0.35Dampturbin alene: η=0.30 – 0.40Kombinert: η=0.45 – 0.60

Fornybare kilder: Geotermi(Hellisheiði kraftverk, Island)

• Ca 200 MWe fra 4 parallelle turbiner og 1 lavtrykksturbin.


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Fornybare kilder: SoltermiskSolar driven steam cycle

Source:http://www.solugas.com/index/stp.html


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Dampturbinprosessen

Wnet =

W2-3 + W3-4

– W4-1 – W1-2


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Den idealiserteCarnot-syklusen(kap. 5 i M&S)

Wnet > 0når vi roterermed urviseren

Sykliske Prosesser (Kap. 2 i M&S)

“Energi og Termodynamikkens 1. lov”


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Energianalyse av Sykliske Prosesser (1. Lov) ΔEcycle = Qcycle – Wcycle = 0 Wcycle = Qcycle

Eksempel: Kraftproduksjon

1cycle in out out

in in in

W T T T

Q T T

System

Tin

Tout

Qin

Qout

Wcycle

Tin > Tout


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Carnot type Dampkraftsyklus

Virkningsgrad: ηC = 1–TC / TH


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Ideell Rankine Syklus i Ts-diagram(dampturbinprosess)

1-2: Isentropisk kompresjon av matevann til kjeltrykket

2-3: Oppvarming av vann til fordampningstemperatur

3-4: Fordampning av vann

4-5: Overheting av damp

5-6: Isentropisk ekspansjon av damp i turbin

6-1: Kondensasjon av damp

Kjel omfatter 2-3-4-5

Reell ekspansjonsprosess(Isentropisk Virkningsgrad for Turbin)


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

1 2

1 2

( )

( )ts

h h

h h

Dampkraftverk: ”RankineCykler”


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Rankineprosess

• Prosess • Kjel

• Turbin

• Kjøletårn


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Kjelen; T1, p1


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Mengde vann (l)Tid (s)


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Turbin (inngang): T2, p2


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Turbin (utgang): T3, p3


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Brensel, massestrøm


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Volt, Ampere


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Semesteroppgaven:

1.a Bestem anleggets energi-virkningsgrad (definert som forholdet mellom realisert energi ut over tilført energi: Pel / Hbr)

1.b Virkningsgraden er temmelig (svært ?) lav; Hva er årsaken?

Pel

Hbr


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er 1

Semesteroppgaven:

2. Kjelvirkningsgrad er definert som forholdet mellom energi (effekt) tilført vannet og energi (effekt) tilført kjelen. Anta at oppvarming av vannet i kjelen skjer fra kokende tilstand for det gitte trykket.


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Semesteroppgaven:

3. Bestem isentropisk virkningsgrad for dampturbinen:

ηt,is = Wt / Wt,is

Wt,isWt


TE

P 4115 T

ermo

dyn

amiske system

er

Semesteroppgaven - osv.:

Kapittel 8.1 og 8.2 i M&S forutsettes lest før

det korte og hektiske laboratorieforsøket Sikkert smart å lese litt om entropi og

virkningsgrader også .... Hva er teorien bak en Rankine prosess? Hvilke parametere skal dere måle for å

kunne besvare spørsmålene i oppgaven? Lykke til med lab’en og termodynamikken

videre fram mot eksamen!!

introforelesning semesteroppgave om dampturbin

Documents