DAMPTURBINER. - Introduksjon -

Transkript

1 DAMPTURBINER TEP 4115 Termodynamiske s - Introduksjon - ystemer TEP Termodynamiske e systemer Bruk av damp har en lang historie: Hero(n) fra Alexandria (2000 år siden) Leketøy! Watt s Dampmaskin (250 år siden) Industrielle anvendelser! 1

2 Parsson (1884), Dr de Laval (1888) Damp er også viktig i dagens virkelighet Ca 60% av verdens energiproduksjon kommer fra forbrenning av fossile brensler; ca 15% fra atomkraft. Dampturbiner driver 80% av alle generatorer for produksjon av elektrisitet fra fossile kilder 2

3 Eksempel: Gasskraftverk Virkningsgrader: Gassturbin alene: η= Dampturbin alene: η= Kombinert: η=

4 Dampturbin for Geotermisk Energi 4

5 Flashing Hellisheiði kraftverk (Island) Ca 200 MWe fra 4 parallelle turbiner og 1 lavtrykk turbine. 5

6 Binary cycle TEP 4115 Termodynamiske e systemer source: Electricity production from low enthalphy energy, (waste, geothermal etc.) Solar driven steam turbine Source: 6

7 Dampturbinprosessen TEP 4115 Termodynamiske e systemer Den idealiserte Carnot-syklusen (kap. 5 i M&S) W net = W W 3-4 W 4-1 W 1-2 W net >0 når vi roterer med urviseren 7

8 Sykliske Prosesser (Kap. 2 i M&S) Energi og Termodynamikkens 1. lov Energianalyse av Sykliske Prosesser (1. Lov) E cycle = Q cycle W cycle = 0 W cycle = Q cycle T in Q in System Q out T out Q out T in T out W cycle Eksempel: Kraftproduksjon W T T T 1 Q T T cycle in out out Q in in in Carnot type Dampkraftsyklus Virkningsgrad: C = 1 T C / T H 8

9 Ideell Rankine Syklus i Ts-diagram (dampturbinprosess) Kjel omfatter : Isentropisk kompresjon av matevann til kjeltrykket 2-3: Oppvarming av vann til fordampningstemperatur 3-4: Fordampning av vann 4-5: Overheting av damp 5-6: Isentropisk ekspansjon av damp it turbin 6-1: Kondensasjon av damp Reell ekspansjonsprosess (Isentropisk Virkningsgrad for Turbin) t ( h1 h2) ( h h ) 1 2 s 9

10 Dampkraftverk: RankineCykler Rankineprosess Prosess Kjel Turbin Kjøletårn 10

11 Industri damp turbin Source: Kjelen; T 1, p 1 11

12 Tid (s) Mengde vann (l) Turbin (inngang): T 2, p 2 12

13 Turbin (utgang): T 3, p 3 Brensel, massestrøm 13

14 Volt, Ampere Uppgrading of setup

15 Turbine Pressure and temperature measurements H br Semesteroppgaven: P el 1.a Bestem anleggets energi- virkningsgrad (definert som forholdet mellom realisert energi ut over tilført energi: P el / H br ) 1.b Virkningsgraden er temmelig (svært?) lav; Hva er årsaken? 15

16 Semesteroppgaven: 1 2. Kjelvirkningsgrad er definert som forholdet mellom energi (effekt) tilført vannet og energi (effekt) tilført kjelen. Anta at oppvarming av vannet i kjelen skjer fra kokende tilstand for det gitte trykket. Semesteroppgaven: W W t t,is 3. Bestem isentropisk virkningsgrad for dampturbinen: t,is = W t / W t,is 16

17 Semesteroppgaven - osv.: Kapittel 8.1 og 8.2 i M&S forutsettes lest før det korte og hektiske laboratorieforsøket Sikkert smart å lese litt om entropi og virkningsgrader også... Hva er teorien bak en Rankine prosess? Hvilke parametere skal dere måle for å kunne besvare spørsmålene i oppgaven? Lykke til med lab en og termodynamikken videre fram mot eksamen!! 17