Parni (Clausius-Rankineov) krožni proces

2 Energetska proizvodnja - 5. vaja

Parni (Clausius-Rankineov) krožni proces

3 Energetska proizvodnja - 5. vaja

Parna turbina

Energetska proizvodnja - 5. vaja 4

Parna turbina

Energetska proizvodnja - 5. vaja 5

Parna turbina

Energetska proizvodnja - 5. vaja 6

vstop pare

lopatice

visokotlatčni del

izstop pare

nizkotlatčni del

gred

gred do generatorja

para za nizkotlačni del

Ekspanzija v turbini

turbina

Moč turbine:

54 hhmP pt

Dovedeni toplotni tok:

14 hhmQ pdo

Odvedeni toplotni tok:

65 hhmQ pkond

Energetska proizvodnja - 5. vaja 7

Izstop iz turbine

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

6,5 7,0 7,5 8,0

4

5s

5

5s

5

5s

5

p5A

p5B

p5C

p4

T4

h /

(kJ/k

g)

s / (kJ/kgK)

Idealna (izentropna) ekpanzija:

15151515

154155

hh

ss

sshh s

Točka 5s leži v področju pregrete pare in določimo entalpijo z interpolacijo.

A

Točka 5s leži v področju vlažne pare in najprej določimo suhost pare, nato entalpijo.

B C

55

545

ss

ssx s

55555 hhxhh ss

Energetska proizvodnja - 5. vaja 8

Izstop iz turbine

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

6,5 7,0 7,5 8,0

4

5s

5

5s

5

5s

5

p5A

p5B

p5C

p4

T4

h /

(kJ/k

g)

s / (kJ/kgK)

Dejanska ekpanzija:

Točka 5 leži v področju pregrete pare in določimo njeno temperaturo z interpolacijo.

A B

Točka 5 leži v področju vlažne pare in je njena temperatura enaka temperaturi nasičenja pri tlaku v točki 5. Določimo še suhost pare.

C

Entalpija po dejanski ekspanziji

st hhηhh 5445

15151515

155155

TT

hh

hhTT

55

555

hh

hhx

55 pTT s

Energetska proizvodnja - 5. vaja 9

Moč in izkoristek turbine

N

i

iiit hhmP1

1Notranja moč turbine

1

2 3

4

m1 m2 m3. . .

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

6,5 7,0 7,5 8,0

1

2s

2

3s3

4ss

4

p2

p3

p4

p1

T1

h /

(kJ/k

g)

s / (kJ/kgK)

4s

3ssIzkoristek turbine

teor

dejt

P

Pη

ssssssss

thhmhhmhhm

hhmhhmhhmη

433322211

433322211

sVT

hh

hhη

21

21

sST

hh

hhη

32

32

sNT

hh

hhη

43

43

Tridelna turbina

Energetska proizvodnja - 5. vaja 10

Naloga

Energetska proizvodnja - 5. vaja 11

Energetska proizvodnja

vaje, topli del

Kotel proizvaja 20 kg/s pregrete pare s parametri 500 °C in 60 bar. Paro vodimo v

protitlačno turbino z notranjim izkoristkom 81,5 %, kjer

ekspandira do tlaka 4 bar. Nato gre para v porabnik

toplote, kjer kondenzira in se ohladi do temperature 70 °C,

tlak pa pade na 3 bar. V prenosniku toploto prenesemo na

vodo, ki ima tlak 2 bar, vstopno temperaturo 25 °C in

masni tok 223 kg/s. Določi:

a) stanje pare na izstopu iz turbine (p2, T2) in pregretost

pare,

b) moč turbine,

c) toplotni tok, ki ga v porabniku toplote koristno

uporabimo,

d) izstopno temperaturo ogrevane vode.

V odjemno-kondenzacijsko turbino vodimo

50 kg/s pregrete pare s parametri 500 °C in

60 bar. Odjem 20 kg/s je pri tlaku 4 bar in

temperaturi 200 °C. Odjemno paro vodimo v

porabnik toplote, kjer kondenzira in se ohladi do

temperature 70 °C, tlak pa pade na 3 bar.

Preostala para ekspandira do tlaka 0,05 bar, ki

vlada v kondenzatorju. Notranji izkoristek

nizkotlačnega dela turbine je 77 %. Hladilna voda

vstopa v kondenzator s temperaturo 20 °C in

tlakom 2 bar. Temperatura se ji nato poveča za 10 K, tlak pa se ne spremeni. Določi:

a) stanje pare na izstopu iz turbine (h4, T4, x4),

b) notranji izkoristek visokotlačnega dela turbine,

c) notranjo moč turbine,

d) notranji izkoristek turbine,

e) toplotni tok, ki ga v porabniku toplote koristno uporabimo in

f) toplotni tok, ki v kondenzatorju prehaja v okolico.

g) masni tok hladilne vode.

Naloga

Energetska proizvodnja - 5. vaja 12

Energetska proizvodnja

vaje, topli del

Kotel proizvaja 20 kg/s pregrete pare s parametri 500 °C in 60 bar. Paro vodimo v

protitlačno turbino z notranjim izkoristkom 81,5 %, kjer

ekspandira do tlaka 4 bar. Nato gre para v porabnik

toplote, kjer kondenzira in se ohladi do temperature 70 °C,

tlak pa pade na 3 bar. V prenosniku toploto prenesemo na

vodo, ki ima tlak 2 bar, vstopno temperaturo 25 °C in

masni tok 223 kg/s. Določi:

a) stanje pare na izstopu iz turbine (p2, T2) in pregretost

pare,

b) moč turbine,

c) toplotni tok, ki ga v porabniku toplote koristno

uporabimo,

d) izstopno temperaturo ogrevane vode.

V odjemno-kondenzacijsko turbino vodimo

50 kg/s pregrete pare s parametri 500 °C in

60 bar. Odjem 20 kg/s je pri tlaku 4 bar in

temperaturi 200 °C. Odjemno paro vodimo v

porabnik toplote, kjer kondenzira in se ohladi do

temperature 70 °C, tlak pa pade na 3 bar.

Preostala para ekspandira do tlaka 0,05 bar, ki

vlada v kondenzatorju. Notranji izkoristek

nizkotlačnega dela turbine je 77 %. Hladilna voda

vstopa v kondenzator s temperaturo 20 °C in

tlakom 2 bar. Temperatura se ji nato poveča za 10 K, tlak pa se ne spremeni. Določi:

a) stanje pare na izstopu iz turbine (h4, T4, x4),

b) notranji izkoristek visokotlačnega dela turbine,

c) notranjo moč turbine,

d) notranji izkoristek turbine,

e) toplotni tok, ki ga v porabniku toplote koristno uporabimo in

f) toplotni tok, ki v kondenzatorju prehaja v okolico.

g) masni tok hladilne vode.

Diagram h-s

5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

entropija , kJ/kgKs

enta

lpija

, k

J/kg

h

0,70 0,75

0,80

0,85

0,90

0,95

0 °C, 0

,006108 bar

x = 1

0,010,020,030,040,050,1

0,20,30,40,51,0

2,0

2,0

2,2

2,2

2,6

2,6

3,0

3,0

4

4

5

5

10

10

20

20

22

22

26

26

3040

40

50

50

100

100

100

200

200

300

300

400

400

500

500

600

600

700 °C

700 °C

200

220

26030

0

400

500

1000

bar

30

h - s diagramza vodno paro

1 mm ~ 8 kJ/kg1 mm ~ 0,02 kJ/kgK

Energetska proizvodnja - 5. vaja 13