Verdens Elektrisitetsproduksjon 2010: Kull: 42.2% Naturgass: 20.4% Fornybare: 19.4% Atomkraft: 13.6% Andre: 4.4% 8-1
Elektrisitetsproduksjon i andre Land Norge: 98-99% fra Vannkraft USA Frankrike 8-2
Den idealiserte Carnot-syklusen Repetisjon fra Kap. 5 8-3
Carnot type Dampkraftsyklus Repetisjon fra Kap. 5 Virkningsgrad: η C = 1 T C / T H 8-4
4 delsystemer i typisk Dampkraftanlegg 8-5
Den sentrale Dampsyklusen 4 trinn i Syklus 1-2 : Ekspansjon 2-3 : Kondensasjon 3-4 : Kompresjon 4-1 : Fordamping Netto Arbeid ut: W t W p Netto Varme inn: Q in Q out 8-6
Trykket i Dampkjel og Kondenser Carnot Virkningsgrad: η = 1 C T T L H Termisk T Virkningsgrad: ηideal = 1 T out in 8-7
Sammenlikner Carnot og Rankine Syklus Adiabatisk Flammetemperatur Røykgassprofil må gi tilstrekkelig ΔT (T AF fåes av luft/fuel) Mengde brensel gitt av valgt ΔT Carnot har høyere virkningsgrad Rankine produserer mer arbeid (se areal) for samme brenselmengde 8-8
Irreversibiliteter i Turbin og Pumpe 8-9
Superheat og Reheat 8-10
Regenerative Rankine Syklus med Åpen Matevannsforvarmer 8-11
Regenerative Rankine Syklus med Lukket Matevannsforvarmer 8-12
Regenerative Rankine Syklus med Flere Matevannsforvarmere 8-13
Binære Rankine Sykluser 8-14
Basic Principle for Combined Cycle Plant 10% Ref.: Olav Bolland Air 100% 30% 20% 40% 8-15
Combined Cycle Power Plant Power Production only P 57 η = = = 57% E 100 Heat & Power Production P + Q 48.5 + 41 η = = = E 100 P 48.5 η = = = 48.5% E 100 89.5% Ref.: Olav Bolland 8-16
Effekten av Regenerativ Matevannsforvarming 9 8 9 8s 8 Ex-10 8-17
Effekten av Regenerativ Matevannsforvarming Først: Uten slik Matevannsforvarming Tilstand 1: p = 80 bar, T = 480ºC, altså overhetet damp, tabell A-4 h 1 = 3348.4 kj/kg, s 1 = 6.6586 kj/kgk Tilstand 8s: p = 0.08 bar, s 8s = s 1 = 6.6586 kj/kgk, tofase, tabell A-3 Interpolerer mellom s f = 0.5926 kj/kgk og s g = 8.2287 kj/kgk for å finne dampkvaliteten: x = 0.79438. Entalpien finnes da ved tilsvarende vekting mellom h f = 173.88 kj/kg og h g = 2577.0 kj/kg, resultat: h 8s = 2082.9 kj/kg Tilstand 8: Benytter isentropisk virkningsgrad på 85% til å finne virkelig punkt 8 sin entalpi, resultat: h 8 = 2272.7 kj/kg Tilstand 4: p = 0.08 bar, mettet væske, tabell A-3 gir ved direkte avlesning: h 4 = h f = 173.88 kj/kg og s 4 = s f = 0.5926 kj/kgk 8-18
Effekten av Regenerativ Matevannsforvarming Først: Uten slik Matevannsforvarming Tilstand 9: p = 80 bar, isentropisk pumpe som gir s 9 = s 4 = 0.5926 kj/kgk Interpolerer dobbelt ved å finne ut hvor s-verdien ligger for hhv. 75 bar og 100 bar i tabell A-5 (komprimert/underkjølt væske). Kan uttrykkes som fraksjoner mellom 40 og 80ºC som gir: Ved 75 bar: frac 1 = 0.04593, ved 100 bar: frac 2 = 0.04798. Entalpiverdiene ved de to trykkene beregnes nå fra verdiene for entalpi ved hhv 40 og 80ºC til å være: h 75 = 181.8 kj/kg og h 100 = 184.4 kj/kg. Interpolerer til slutt mellom 75 og 100 bar for å finne entalpien ved 80 bar: h 9 = 182.3 kj/kg. Spesifikt pumpearbeid: h 9 h 4 = 182.3 173.9 = 8.4 kj/kg Spesifikt turbinarbeid: h 1 h 8 = 3348.4 2272.9 = 1075.7 kj/kg Spesifikk varmetilførsel kjel: h 1 h 9 = 3348.4 182.3 = 3166.1 kj/kg 8-19
Effekten av Regenerativ Matevannsforvarming Sammenlikner nå virkningsgrader med/uten Uten Regenerativ Matevannsforvarming: η = (1075.7 8.4) / 3166.1 = 0.337 = 33.7% Med Regenerativ Matevannsforvarming: Detaljer i M&S, Eksempel 8.5, side 370-371 (5. utgave): Spesifikt pumpearbeid (2 pumper): 8.7 kj/kg Spesifikt turbinarbeid: 984.4 kj/kg Spesifikk varmetilførsel kjel: 2643.1 kj/kg η = (984.4 8.7) / 2643.1 = 0.369 = 36.9% 8-20