View
101
Download
12
Category
Preview:
Citation preview
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
1 BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
2 PARNOTURBINSKI POGON
Slika 2 Parnoturbinski pogon
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
3 PRINCIP RADA PARNE TURBINE
Slika 3 Princip rada parne turbine
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
4 PLINSKOTURBINSKI POGON
Slika 4 Plinskoturbinski pogon
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
5 PRINCIP RADA PLINSKE TURBINE
Slika 5 Princip rada plinske turbine
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
6 TRADICIONALNI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
7 INTEGRIRANI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
8 PRIJENOS SNAGE S PORIVNOG STROJA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
9 KOMBINIRANI CIKLUSI BRODSKIH POGONA
(K-1sat RI)
bull Legendabull CO combinacija pogonskih strojevabull D dizelski pogonbull G plinskoturbinski pogonbull S parnoturbinski pogonbull N nuklearni pogonbull A ldquoirdquobull O ldquoilirdquobull X poprečni spoj pogonskog stroja
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
10 CODAD
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Dizelski motor (D)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
2 PARNOTURBINSKI POGON
Slika 2 Parnoturbinski pogon
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
3 PRINCIP RADA PARNE TURBINE
Slika 3 Princip rada parne turbine
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
4 PLINSKOTURBINSKI POGON
Slika 4 Plinskoturbinski pogon
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
5 PRINCIP RADA PLINSKE TURBINE
Slika 5 Princip rada plinske turbine
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
6 TRADICIONALNI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
7 INTEGRIRANI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
8 PRIJENOS SNAGE S PORIVNOG STROJA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
9 KOMBINIRANI CIKLUSI BRODSKIH POGONA
(K-1sat RI)
bull Legendabull CO combinacija pogonskih strojevabull D dizelski pogonbull G plinskoturbinski pogonbull S parnoturbinski pogonbull N nuklearni pogonbull A ldquoirdquobull O ldquoilirdquobull X poprečni spoj pogonskog stroja
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
10 CODAD
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Dizelski motor (D)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
3 PRINCIP RADA PARNE TURBINE
Slika 3 Princip rada parne turbine
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
4 PLINSKOTURBINSKI POGON
Slika 4 Plinskoturbinski pogon
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
5 PRINCIP RADA PLINSKE TURBINE
Slika 5 Princip rada plinske turbine
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
6 TRADICIONALNI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
7 INTEGRIRANI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
8 PRIJENOS SNAGE S PORIVNOG STROJA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
9 KOMBINIRANI CIKLUSI BRODSKIH POGONA
(K-1sat RI)
bull Legendabull CO combinacija pogonskih strojevabull D dizelski pogonbull G plinskoturbinski pogonbull S parnoturbinski pogonbull N nuklearni pogonbull A ldquoirdquobull O ldquoilirdquobull X poprečni spoj pogonskog stroja
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
10 CODAD
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Dizelski motor (D)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
4 PLINSKOTURBINSKI POGON
Slika 4 Plinskoturbinski pogon
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
5 PRINCIP RADA PLINSKE TURBINE
Slika 5 Princip rada plinske turbine
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
6 TRADICIONALNI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
7 INTEGRIRANI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
8 PRIJENOS SNAGE S PORIVNOG STROJA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
9 KOMBINIRANI CIKLUSI BRODSKIH POGONA
(K-1sat RI)
bull Legendabull CO combinacija pogonskih strojevabull D dizelski pogonbull G plinskoturbinski pogonbull S parnoturbinski pogonbull N nuklearni pogonbull A ldquoirdquobull O ldquoilirdquobull X poprečni spoj pogonskog stroja
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
10 CODAD
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Dizelski motor (D)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
5 PRINCIP RADA PLINSKE TURBINE
Slika 5 Princip rada plinske turbine
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
6 TRADICIONALNI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
7 INTEGRIRANI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
8 PRIJENOS SNAGE S PORIVNOG STROJA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
9 KOMBINIRANI CIKLUSI BRODSKIH POGONA
(K-1sat RI)
bull Legendabull CO combinacija pogonskih strojevabull D dizelski pogonbull G plinskoturbinski pogonbull S parnoturbinski pogonbull N nuklearni pogonbull A ldquoirdquobull O ldquoilirdquobull X poprečni spoj pogonskog stroja
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
10 CODAD
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Dizelski motor (D)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
6 TRADICIONALNI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
7 INTEGRIRANI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
8 PRIJENOS SNAGE S PORIVNOG STROJA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
9 KOMBINIRANI CIKLUSI BRODSKIH POGONA
(K-1sat RI)
bull Legendabull CO combinacija pogonskih strojevabull D dizelski pogonbull G plinskoturbinski pogonbull S parnoturbinski pogonbull N nuklearni pogonbull A ldquoirdquobull O ldquoilirdquobull X poprečni spoj pogonskog stroja
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
10 CODAD
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Dizelski motor (D)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
7 INTEGRIRANI POGON BRODOVA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
8 PRIJENOS SNAGE S PORIVNOG STROJA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
9 KOMBINIRANI CIKLUSI BRODSKIH POGONA
(K-1sat RI)
bull Legendabull CO combinacija pogonskih strojevabull D dizelski pogonbull G plinskoturbinski pogonbull S parnoturbinski pogonbull N nuklearni pogonbull A ldquoirdquobull O ldquoilirdquobull X poprečni spoj pogonskog stroja
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
10 CODAD
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Dizelski motor (D)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
8 PRIJENOS SNAGE S PORIVNOG STROJA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
9 KOMBINIRANI CIKLUSI BRODSKIH POGONA
(K-1sat RI)
bull Legendabull CO combinacija pogonskih strojevabull D dizelski pogonbull G plinskoturbinski pogonbull S parnoturbinski pogonbull N nuklearni pogonbull A ldquoirdquobull O ldquoilirdquobull X poprečni spoj pogonskog stroja
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
10 CODAD
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Dizelski motor (D)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
9 KOMBINIRANI CIKLUSI BRODSKIH POGONA
(K-1sat RI)
bull Legendabull CO combinacija pogonskih strojevabull D dizelski pogonbull G plinskoturbinski pogonbull S parnoturbinski pogonbull N nuklearni pogonbull A ldquoirdquobull O ldquoilirdquobull X poprečni spoj pogonskog stroja
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
10 CODAD
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Dizelski motor (D)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
10 CODAD
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Dizelski motor (D)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
11 COGAG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
12 COGOG
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
13 CODOG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)ili (O)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
14 CODAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
15 CODLAG
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D)Električni pogon (L)i (A)Plinska turbina (G)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
16 CODOGXampCODAGX
Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) ili (O)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)Odnosno (amp)Kombinirano (CO)Dizelski motor (D) i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
17 COGAGX
Kombinirano (CO)Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
18 COGAGX-DX
Kombinirano (CO) Plinska turbina (G)i (A)Plinska turbina (G)Poprečni spoj (X)
Dizelski motor (D) Poprečni spoj (X)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
19 STROJARNICA PARNOTURBINSKOG POGONA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
20 IZGLED TURBINSKOG POGONA
1 ventil za manevriranje - pogon naprijed2 hidraulički cilindar za ventil3 prijenos upravljanja ventilom4 privod pregrijane pare VT turbini5 VT turbinski rotor6 VT kućište turbine7 postolje VT kućišta8 spojni parovod VT i NT turbine9 NT turbinski rotor10 NT kućište turbine11 privod pare za turbinu za pogon natrag12 kućište turbine zapogon natrag13 odvodno kućište pare u kondenzator14 kondenzator turbina15 ventil za manevriranje - pogon natrag16 prednji dio postolja turbina17 zadnji dio postolja turbina18 VT fleksibilna spojka19 VT 1 Pogonski par zupčanika 20 VT 1 Pogonjeni par zupčanika 21 VT 2 Pogonski par zupčanika 22 NT fleksibilna spojka23 NT 1 Pogonski par zupčanika 24 NT 1 Pogonjeni par zupčanika 25 pogonjeni par zupčanika 26 odrivni ležaj27 kućište pogonjenog zupčanika28 prekretni prijenos
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
21 BRODSKA PLINSKA TURBINA
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
22 KONCEPCIJA IZVEDBI PLINSKIH TURBINA(K-2sat RI)
1998 godinedostignuta je temperatura ulaznih plinova u turbinu od 1427 0C (2600F)
1999 godinedostignut je ukupni stupanj djelovanja kombiniranih ciklusa od 60
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
23 BRODSKE PARNE TURBINE
PRINCIP RADA PARNIH TURBINAtoplinska energija pare najprije se pretvori u kinetičku energiju posredstvom sapnice na statorskom dijelu turbinea potom se posredstvom vođenja pare ili plina kroz zakrivljeni strujni kanal na rotoru turbine (lopatice) izazove sila koja zakreće rotor čije zakretanje rezultira mehaničkom radnjom Bez obzira na izvor topline toplinski proces u svim parnim postrojenjima sličan je i naziva se Clausius-Rankineov a temelji se na Carnotovom kružnom procesu Toplinski proces u parnim postrojenjima temelji se izvorno na Carnotovom kružnom procesu Carnotov kružni proces ima najviši termodinamički stupanj djelovanja no praktično je neostvarivOve su nedostatke istovremeno otklonili W Rankine i R Clausius predloživši toplinski proces koji se obično naziva Rankineov-Clausiusov proces ili skraćeno RC-proces Termodinamički stupanj djelovanja RC procesa niži je od Carnotovog jer se sva toplina ne predaje pri maksimalnoj temperaturi
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
24 DOVEDENA I ODVEDENA TOPLINA PARI U PARNOTURBINSKOM POGONU
PREGRIJAČ h -h
(T)
BUBANJ
(K)
MORSKA VODA
(C)
ZAGRIJAČ
(P)
ISPARIVAČ
1
4
1
q =qd K
h -h
h -h
1
2
34
1
1
1
1R
1
1 1
Dovedena toplina pari u kotlu qd = hz + hi + hp= h1 - h4 = qk
u tome jetoplina zagrijavanja napojne vode
hz = h1rsquo - h4
toplina isparavanja vodehi = h1rsquorsquo - h1rsquo
toplina pregrijavanja parehp = h1- h1rsquorsquo
Odvedena toplina pari morskom vodom u kondenzatoru
qK = h2 - h3
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
25 TEORETSKI I STVARNI RAD U PARNOJ TURBINI
Stvarno dobiveni je rad na osovini turbinelTn = h1 - hA
Teoretski raspoloži rad na osovini turbinelT = h1 - h2
lTn lt lT
termodinamički stupanj djelovanja turbineηT = lTn lT
ηT= od 085 do 090
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
26 JEDINIČNI RADOVI PARNE TURBINE
Jedinični rad parne turbine u stvarnom procesu s trenjem i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe iznosi
lTn=(h1-hA)-(hD-h3)asymp lTn
Jedinični rad parne turbine u teoretskom procesu bez trenja i uzimajući u obzir utošeni rad napojne pumpe bez trenja iznosi l=(h1-h2)-(h4-h3) asymp lT
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
27 TERMODINAMIČKI STUPNJEVI DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG PROCESA
Termodinamički stupanj djelovanja teoretskog (povratljivog) toplinskog procesa iznosi (zanemari li se rad napojne pumpe)
ηt = lT qdTermodinamički stupanj djelovanja stvarnog (nepovratljivog) toplinskog procesa iznosi
ηtn = lTn qd = ηt ηT = ηu
Dio topline koji se u stvarnom procesu preobrazi u mehanički rad na osovini turbine definira se kao unutarnji termodinamički stupanj djelovanja toplinskog procesa(ηu)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
28 MEHANIČKI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA (6 sat RI 080304)
Raspoloživi rad lTn turbine prije rekuktora je umanjen za gubitke trenja pokretnih dijelova turbine Stvarno raspoloživi rad prije reduktora iznosi lTmOdnos stvarno raspoloživog rada prije reduktora i raspoloživog rada turbine predstavlja mehanički stupanj djelovanja
ηm = lTm lTn
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
29 STUPANJ DJELOVANJA REDUKTORAPARNOTURBINSKOG POGONA
Dio mehaničkog rada koji turbina na osovini predaje reduktoru i propeleru lTm troši se za savladavanje gubitaka u reduktoru i kućištima Stvarni rad na propeleru iznosi lrOmjer mehaničkog rada na propeleru lr i mehaničkog rada na osovini turbine predanog reduktoru lTm predstavlja stupanj djelovanja reduktora
ηr = lr lTm
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
30 EFEKTIVNI STUPANJ DJELOVANJA PARNOTURBINSKOG POGONA
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog brodskog pogona ηe iznosi
ηe = ηt ˙ ηT ˙ ηm ˙ ηr
iliηe = ηu ηm ηr
Efektivni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona predstvalja omjer snage u (W) na propeleru Pr i ukupne dovedene topline pari u parnom kotlu Qd u Js
ηe = Pr Qd = lr qd
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
31 UKUPNI STUPANJ DJELOVANJAPARNOTURBINSKOG POGONA
Ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
η = ηe ηK ηc
gdje je ηK toplinski stupanj djelovanja kotla (od 090 do 093) ηc stupanj djelovanja cjevovoda (od 097 do 098)
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
32 IZRAČUN POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrošnja goriva za parnoturbinski pogon iznosi Qg= Pr ηgdje je
Qg = Qd(ηKsdotηC)Pr = Dg sdot Hd sdotη
gdje jePr W Raspoloživa snaga na osovini propeleraDg kgs masena potrošnja goriva u kotluHd Jkg ogrjevna moć gorivaη ukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
33 IZRAČUN SPECIFIČNE POTROŠNJE GORIVA PARNOTURBINSKOG POGONA (NASTAVAK)
Iz bilance toplina Dg sdot Hd = Pr ηdg = Dg Pr = 1 ( Hd η) kgWsdg = Dg Pr = 36sdot106 ( Hdsdot η) kgkWh
Za usporedbu specifične potrošnje krutog goriva za parnoturbinska postrojenja na kopnu (elektrane i toplane) koriste se računski ldquoekvivalentna gorivardquo npr ldquoekvivalentni ugljenrdquo ogrjevne moći 293sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentnog ugljenardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (293sdot106 sdot η) = 01228η kgkWhOgrjevna moć ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo iznosi Hd = 4187sdot106 Jkg pa je specifična potrošnja ldquoekvivalentog tekućeg gorivardquo dg = Dg Pr = 36sdot106 (417sdot106 sdot η) = 00863η kgkWh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
34 IZRAČUN IZMJENJENE TOPLINE U KONDENZATORU
PARNOTURBINSKOG POGONA
Toplina koja se dovodi u kondenzator s vodenom parom q0 = h2 - h3 Jkg
gdje jeh2 Jkg entalpija vodene pare na izlazu iz turbine
odnosno na ulazu u kondenzator
h3 Jkg entalpija kondenzata na izlazu iz kondenzatora
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
35 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE MORSKE VODE ZA HLAĐENJE U KONDENZATORU PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina rashladne morske vode za kondenzaciju vodene pare u kondenzatoru
D middot q0 = Dw middotcw middot∆Tw
Dw= D middot q0 (cw middot∆Tw)
gdje jeDw - maseni protok morske vode kroz kondenzator kgsCw - specifična toplina morske vode(3980 kJkg K) JkgK∆Tw - prirast temperature morske vode u kondenzatoru K
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
36 IZRAČUN POTREBNE SPECIFIČNE POTROŠNJE VODENE PARE
PARNOTURBINSKOG POGONA
Kao usporedbena veličina potrošnja pare u parnoturbinskom pogonu koristi se specifična potrošnja pare (d) u kgWs koja je omjer potrošnje mase vodene pare i dobivene snage na propeleru
d=DPr kgWsgdje jePr W snaga na propeleruD kgs maseni protok vodene pare kroz turbinud=36 (DP) kgkWh ako se uvrsti D (kgh) i P (kW)d= 35 do 45 kgkWh za parnoturbinski pogon brodad= 31 do 35 kgkWh za parnoturbinski pogon termoelektrana
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
37 IZRAČUN POTREBNE KOLIČINE VODENE PARE PARNOTURBINSKOG POGONA
Potrebna količina vodene pare parnoturbinskog pogonaD = QK qK = (Dg middot Hd middot ηK) qK
qK = qd= h1 - h4 Jkg toplina koja se dovodi pari u kotluh1 Jkg entalpija pare na izlazu iz kotlah4 Jkg entalpija vode na ulazu u kotaoDg kgs maseni potrošak gorivaHd Jkg ogrjevna moć gorivaηK toplinski stupanj djelovanja generatora pare
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
I POGLAVLJETIRELI BRODSKE TOPLINSKE TURBINE
38 RAČUNSKI PRIMJER 1
Brodski parnoturbinski pogon radi s srednjom specifičnom potrošnjom goriva 235 gkWh čija je ogrjevna moć 41 MJkg (teško Bunker gorivo)
Specifična potrošnja vodene pare iznosi 39 kgkWh za snagu na propeleru od 50000 kW
Odreditiukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogonakoličinu pare koju proizvodi generator pare
Rješenjeukupni stupanj djelovanja parnoturbinskog pogona
dg = Dg Pr = 36 ( Hdsdot η) η= 36 (Hdsdot dg )= 36 (41sdot 0235)=03736
η =3736 količinu pare koju proizvodi generator pareD=Prd=5000039=195000 kgh
Recommended