prezentacije tirelli parne turbine

Download Prezentacije Tirelli Parne Turbine

Post on 16-Oct-2015

129 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • 1. POGLAVLJE 1. ZADATAK

    1/1

    Para mase D=1 kg/s stanja 0,8 MPa i 350 0C (stanje 0) ulazi po cijelom opsegu sapnica u statorski dio jednostupanjske reakcijske turbine bez poetne brzine strujanja pare. Koeficijenti brzina za statorski i rotorski dio iznose ==0,95. Rotor turbine broj okretaja n=6.000 min-1. Na izlazu iz sapnice para ima tlak 0,4 MPa a na izlazu iz lopatice 200 kPa. Izraunati: a) srednji promjer kola rotora turbine (Dk) i obodnu brzinu kola rotora turbine (u) na

    promjeru Dk b) vrijednosti brzina pare na ulazu i izlazu iz strujnih kanala (sapnice i lopatice) ako para

    ustrujava u lopatice pod kutem od 150 c) raspoloivi i stvarni toplinski pad d) odnos visina lopatica i sapnica u odnosu na srednji promjer kola rotora (H/Dk) e) termodinamiki stupanj djelovanja turbine T

    Rjeenje: a) srednji promjer kola rotora (Dk) i obodna brzina kola rotora (u) Volumni protok pare naznaenog stanja iznosi D2s=1 kg/s 1,03 m3/kg=1,03 m3/s Teoretski raspoloivi toplinski pad: lT=(h0-h2s) oitavajui iz parnih tabela ili h,s dijagrama: lT=(3.160 2.830)103=330.000 J/kg Za ekspanziju u sapnici do 0,4 MPa (toka 1s) oitana je vrijednost entalpije 2.982 kJ/kg, proizlazi da je stupanj reaktivnosti reakcijske turbine R=(2.982-2.830)/(3.160-2.830)=0,46 odabiremo odnos: lT/(u2/2)=2,4 iz ega proizlazi da je: u=(2330.000/2,4)0,5=524 m/s Napomena: S obzirom da je izraunata obodna brzina za jedan stupanj turbine daleko iznad 300 m/s to bi u stvarnosti morali ugraditi barem jo jedan stupanj. Za z stupnjeva, u svakom bi se stupnju iskoristio teoretski toplinski pad lT1= lT/z. Odabirajui samo dva stupnja (z=2), obodna brzina bi imala vrijednost 371 m/s a promjer kola znaajno manji. Srednji promjer kola rotora za jednostupanjsku reakcijsku turbinu iznosi: Dk=u/(100) =1,668 m b) vrijednosti brzina pare na ulazu i izlazu iz strujnih kanala apsolutna brzina na ulazu u lopaticu

    c1= 20s10 c)hh(2 + =0,95 0)000.982.2000.160.3(2 + =0,95596,6=566,8 m/s Odnos obodne i apsolutne brzine na ulazu u lopaticu iznosi: u/c1=0,924. Iz trokuta brzina moemo pisati: cm1=c1 sin 1= 146,7 m/s Iz trokuta brzina za reakcijsku turbinu: w12=u2+c12-2uc1cos150=5242+566,82-2524566,8cos 150=22.072

  • 1. POGLAVLJE 1. ZADATAK

    2/2

    w1=148,6 m/s Za strujanje bez trenja za reakcijsku turbinu: w2=c1 ali zbog trenja umanjuje se sa koeficijentom brzine w2=c1= 0,95566,8=538,4 m/s c22= u2+ w22-2uw2cos 150= 5242+ 538,42-2524538,4cos 150=19.433 c2=139,4 m/s c) raspoloivi i stvarni toplinski pad Raspoloiva entalpija na ulazu u lopaticu: h1=h1s+(1/2-1)c12/2= 2.982.000+(1/0,952-1)566,82/2=2.999.3533.000 kJ/kg. Toka 1 nalazi se na sjeistu linije tlaka 0,4 MPa i entalpije 3.000 kJ/kg. Raspoloiva entalpija na izlazu iz lopatica: h2=h2, s+(1/2-1)w22/2= 2.860.000+(1/0,952-1)538,42/2=2.875.658 J/kg2.876 kJ/kg Toka 2 nalazi se na sjeistu linije tlaka 0,2 MPa i entalpije 2.876 kJ/kg.

    P 0=0,8

    MPa

    h

    s

    0

    1

    2

    1s

    2s 2's

    lTn

    ls

    ll

    lT

    c1 c2u u

    w1 w2cm1

    P 1=0,4

    MPa

    P 2=0,2

    MPa

    14.3 Prikaz strujanja pare za reakcijsku turbinu u h,s dijagramu i trokuti brzina pare

    za reakcijsku turbinu: 1=2 i 1=2d) odnos H/Dk ako je =1 (puni privod pare) Visina sapnice H iznosi: H= 10,354/0,951,6681146,7=0,0000485 m=48,5 mm Napomena: Za protok pare od samo 1 kg/s onda privod se pare moe svesti samo na jednu ili nekoliko sapnica (odaberemo =0,01), visina sapnice prvog stupnja bi iznosila H=48,5 mm. Tada bi odnos H/Dk bio:

  • 1. POGLAVLJE 1. ZADATAK

    3/3

    H/Dk=0,0485/1,668=0,029 e) termodinamiki stupanj djelovanja turbine T bez koritenja izlazne brzine: T=lTn/lTstvarno iskoriten toplinski pad: lTn=h0-h2=(3.160-2.876)103=284103 J/kg teoretski raspoloivi toplinski pad: : lT=h0-h2s=(3.160-2.830)103=330103 J/kg T=lTn/lT=284103/(330103) =0,86

  • 1. POVEANJE TERMODINAMIKOG STUPNJA DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG

    PROCESA

    Poveanje termodinamikog stupnja djelovanja toplinskog procesa:poveanjem tlaka (od 60 do 250 bara) i temperature (od 545 do 560 0C)

    vodene pare pred ulazom u turbinusnienjem tlaka pare u kondenzatoru turbine (do 0,05 bara-ovisno o

    teperaturi mora)to znai: dovoenje topline toplinskom procesu kod im vee prosjene

    temperature i im veeg tlaka odvoenje topline iz toplinskog procesa kod im nie prosjene

    temperature i tlaka

  • 2. POVEANJE RASPOLOIVOG JEDININOG RADA U PARNOJ TURBINI

    POETNOM TEMPERATUROM PARE

    T

    s

    K 1

    2

    3

    4 6

    7

    5

    2 4 6x= 0 x= 1

    p=co

    nst.

    5

    p=co

    nst.

    3

    1

    24

    6

    x < x < x

    5 ,6

    1 ,2

    3 ,4

    POVEANJE RASPOLOIVOG JEDININOG RADA U PARNOJ TURBINI: IZVODI SE: Poveanjem poetne temperature pregrijane pare (do 545 0C)

    poveava se raspoloivi jedinini rad turbine (lT=h) Smanjuje se vlanost suhozasiene pare u kondenzatoru (x)

  • 3. POVEANJE RASPOLOIVOG JEDININOG RADA U PARNOJ TURBINI

    SMANJENJEM TLAKA U KONDENZATORU TURBINE

    T

    s

    K

    1

    23

    456

    7

    4 3 2

    x = 0 x = 1

    3K

    h

    1

    s

    1

    2

    4

    5

    6

    7

    2

    1

    3

    4

    1

    x < x < x

    POVEANJE RASPOLOIVOG JEDININOG RADA U PARNOJ TURBINI: IZVODI SE: smanjenjem tlaka pare u kondenzatoru

    poveava se raspoloivi jedinini rad turbine (lT=h) poveava se vlanost suhozasiene pare u kondenzatoru (x) Tlak u kondenzatoru od 2,5 kPa do 5 kPa (0,025 bara do 0,05 bara) Temperatura suhozasiene pare odreuje se prema tlaku u kondenzatoru Temperatura morske vode pri prolazu kroz kondenzator povea se do 10 0C do 15 0C Primjer!

  • 4. RAUNSKI PRIMJER 1.

    U parnoturbinskom brodskom postrojenju hlaenje kondenzatora radi ukapljivanja pare na izlazu iz parne turbine izvodi se morskom vodom ulazne temperature 26 0C. Nakon prolaza kroz kondenzator morska se voda zagrije do 34 0C tako da je jo za 6 0C manja od temperature kondenzata.Odrediti:a) teoretski tlak pare u kondenzatoru, ako je okolni tlak zraka 1.000 hPab) pothlaivanje kondenzata, ako bi se zbog pogrene manipulacije s morskom vodom protok vode poveao i izazvao izlaznu temperaturu morske vode 30 0C umjesto potrebnih 34 0C.c) poveanu potronju goriva u kg/h, za sluaj pod b) ako je protok kondenzata 250 t/h a ogrjevna mo tekueg goriva iznosi 42 MJ/kg.Rjeenje:Za normalni protok morske vode bez pothlaivanja kondenzata, temperatura pare u kondenzatoru iznosi:34+6=40 0C to rezultira pritiskom zasienja (iz tabele za zasienu vodenu paru temperature 40 0C) p=0,07375 baravakuum u kondenzatoru iznosi: 1.000-73,75=926,25 hPa ili 92,625%Za poveani protok morske vode, kondenzat se ohladi do: 30+6=36 0 C, nepotrebno se ohladi za 40-36= 4 0 C, pa je iz bilanse topline HdDg=Dpcvt Poveana potronja goriva: Dg= Dpcvt / Hd =250.0004,1864/42.000=99,67 kg/h=2.392 kg/dan

  • 5. SHEMA RAUNSKOG PRIMJERA 1.

    Ulaz zasiene pareiz parne turbine

    40 C

    Ulaz morskevode26 C

    Izlazmorske

    vode34 C (30 C)

    Izlaz ukapljene pare(kondenzat)40 C (36 C)

    P=0,07375 baratlak u

    kondenzatoru

    40 C 40 C

    26 C

    34 C

    bez pothlaenja kondenzata

    36 C

    30 C

    26 C

    s pothlaenjem kondenzata

  • 6. POVEANJE RASPOLOIVOG JEDININOG RADA U PARNOJ TURBINI

    MEUPREGRIJAVANJEM PARE

    T

    s

    K

    1 3

    2

    45 5

    s

    h

    K

    h

    -

    h

    2

    h

    -

    h

    3

    1

    2

    2

    1

    4

    3

    1

    5

    t=const.

    4

    3

    h

    -

    h

    h

    -

    h

  • 7. PARAMETRI MEUPREGRIJAVANJA VODENE PARE

    U PARNOTURBINSKOM PROCESU

    U nastojanju da se toplinski proces im vie priblii Carnotovom krunom procesu, procesu sa najveim termodinamikim stupnjem djelovanja, izvodi se meupregrijavanje pare i time se povisuje srednja temperatura dovoenja toplineBudui da je temperatura pregrijanja pare ograniena svojstvima konstrukcijskih materijala pregrijavanje i meupregrijavanje pare izvodi se najee do najvie do 545 0C ( 818 K )Pregrijavanjem i meupregrijavanjem pare dovodi se do povienja termodinamikog stupnja djelovanja od 2% do 4%, te snienje vlanosti i specifine potronje pare toplinskog postrojenjaModerna postrojenja rade s jednim pregrijaem pare i jednim meupregrijaem pareMeupregrijavanje pare provodi se kod tlakova pregrijanja pare viih od 8 Mpa (80 bara)Para izobarnim dovodom topline ponovno postie poetnu temperaturu kao pregrijana para.Obino se u meupregrijau pregrije para sa 350 0C na 545 0C dok je tlak meupregrijanja ovisan o raspodjeli snage po kuitu turbineTlak meupregrijanja obino iznosi oko 30% od tlaka na ulazu u visokotlanu turbinu

  • 8. IZMJENJENE TOPLINE I TERMODINAMIKI STUPANJ DJELOVANJA

    KOD MEUPREGIJAVANJA PARE

    jedinini dobiveni radzbroj je rada visokotlane turbine (l1 - l2 ) i niskotlane turbine (l3 - l4)

    lT= (l1 - l2 ) + (l3 - l4) (J/kg)jedinina toplina dovedena pari u kotlu qKzbroj je topline dovenene u zagrijau napojne vode, isparivau i pregrijau pare q1,5 i topline dovedene u meupregrijau q2,3

    qK= q1,5 + q2,3 = (l1 l5 ) + (l3 l2) (J/kg)toplina koja se dovodi u kondenzator parom iz turbine qC i iz njega mora odvesti rashladnom morskom vodom iznosi:

    qC = q4 q5 (J/kg)termodinamiki stupanj djelovanja (idealnog) toplinskog procesa t predstavlja

    omjer teoretski raspoloivog rada na turbini lT i dovedene topline pari u kotlu qK:

    t = lT//qK

  • 9. RAUNSKI PRIMJER (SLIKA 6.)(8 sati;10.03.04. ZD)

    Brodski generator pare proizvodi 150 t/h pregrijane vodene pare poetnog stanja 15 MPa (150 bara) i 560 0C. Nakon ekspanzije u visokotlanoj t