TÁMOP-...F-//KONV-20-000 Duális és moduláris képzésfejlesztés ALKALMAZOTT MŰSZAKI HŐTAN Prof. Dr. Keszthelyi-Szabó Gábor
TÁMOP-...F-//KONV-20-000 Duális és moduláris képzésfejlesztés Gőzgépek termodinamikája. Rankine-Clausius körfolyamat. Prof. Dr. Keszthelyi-Szabó Gábor. előadás
Rankine-Clausius körfolyamat Ke=gőzkazán, T=turbina, G=generátor, Ko=kondenzátor, Sp=tápszivattyú
Rankine-Clausius körfolyamat p-v fázisváltozási diagramban
A Rankine-Clausius körfolyamat Kazán (túlhevítővel) Gőzturbina Villamos generátor 2 Szivattyú Kondenzátor
Rankine-Clausius körfolyamat T-s fázisváltozási diagramban 2 T(K) 2 2-2 Folyadékhevítés 2- Elgőzölgés - Túlhevítés - Expanzió - Kondenzáció - Szivattyúzás s (J/kg K)
Rankine-Clausius körfolyamat h-s fázisváltozási diagramban 2 i (J/kg) -2 Folyadékhevítés 2- Elgőzölgés - Túlhevítés 2 - Expanzió - Kondenzáció - Szivattyúzás t i i i i i i i i i i s (J/kg K)
Rankine Clausius körfolyamat q g.t. GT TU GE q ka KA 2 q te TE KO q ko TSZ TVT 2
Rankine-Clausius körfolyamat h-s fázisváltozási diagramban h [kj/kg] q t.e. q ka K q g.t. 2 x 2 q ko s[kj/kg K]
Rankine-Clausius körfolyamat T-s fázisváltozási diagramban T [K] q t.e. q ka K q g.t. 27 K 2 q ko 2 x s[kj/kg K]
Valóságos Rankine körfolyamat T-s fázisváltozási diagramban
Hőerőművek körfolyamatainak hatásfokjavítása
Hatásfokjavítási lehetőségek A kazánnyomás emelése A túlhevítési hőfok emelése A kondenzátornyomás csökkentése Újrahevítés Második közvetítő közeg alkalmazása Regeneratív tápvízelőmelegítéssel
A Rankine Clausius körfolyamat termodinamikai hatásfokának növelése A kazánnyomás növelésével: A túlhevítési hőmérséklet növelésével: A kondenzátornyomás csökkentésével:
A Rankine-Clausius körfolyamat T(K) 2 2-2 Folyadékhevítés 2- Elgőzölgés - Túlhevítés - Expanzió - Kondenzáció - Szivattyúzás s (J/kg K)
A kazánnyomás növelése T(K) Átlagos hőközlési hőfok nagyobb nyomáson 2 2 Átlagos hőközlési A kazánnyomás emelése következtében a turbinából - 90 kilépő gőz hőfok kisebb nedvességtartalma nő, ami a turbina veszteségét növeli és így az effektív Kis gőzmennyiségek - 70 nyomáson hatásfok romlik! feldolgozása Újrahevítéssel esetén kombinálva ez kiküszöbölhető. 90 a túlzottan nagy nyomás mellett nagyon lecsökkenő Változatlan gőztérfogat hőelvonási miatt a hőmérséklet belső mellett a kazánnyomás > 0 0 veszteségek növelése nagyon emeli az megnőnek, átlagos hőközlési az hőfokot és így a hatásfokot. effektív hatásfok romlik! m t h p bar max. 0-0 s (J/kg K)
A túlhevítési hőmérséklet növelése T(K) Átlagos hőközlési hőfok nagyobb hőfokon 2 Átlagos hőközlési hőfok kisebb hőfokon A túlzottan túlhevítési magas hőfok túlhevítési emelése hőfok következtében esetén magas az átlagos követelmények: hőközlési hőfok 00 o C-ig nő, ötvözetlen a hatásfok acél, javul. 70 Kedvező, o C-ig krómmal hogy a és turbinából molibdénnel kilépő ötvözött gőz nedvességtartalma ferrit-perlites acél, csökken e felett és nikkellel így a turbina ötvözött vesztesége austenites is csökken. acél! s (J/kg K)
A kondenzátornyomás csökkentése T(K) Átlagos hőelvonási hőfok nagyobb kondenzátornyomáson 2 Átlagos hőelvonási hőfok kisebb kondenzátornyomáson A Kedvezőtlen, kondenzátornyomás hogy a turbinából csökkentése kilépő a hőelvonási gőz nedvességtartalma hőfokot csökkenti nő, a és turbina ezzel hatásfoka csökken és ezzel javítja az effektív a hatásfokot. hatásfok csökken. A nagyobb vákuum előállítása és fenntartása valamint maga a kondenzátor is költségesebb. s (J/kg K)
Rankine- Clausius körfolyamat újrahevítéssel T-s fázisváltozási diagramban
Az újrahevítés T(K) B Átlagos hőközlési hőfok újrahevítéssel 2 A Átlagos hőközlési hőfok újrahevítés nélkül. Az újrahevítés emeli az átlagos hőközlési hőfokot, javítja a hatásfokot. Az újrahevítéses turbina megvalósítása költséges és bonyolult. Rontja a Kedvező, hogy a turbinából kilépő gőz nedvességtartalma csökken, a turbina szabályozhatóságot. Csak kb. 00 MW felett gazdaságos. hatásfoka javul. s (J/kg K)
Második közvetítő közeg alkalmazása T(K) 2 2 Vízgőz túlhevítő Higany kazán Vízgőz körfolyamat Higany szivattyú Higanygőz Vízgőz turbina A higany kondenzátor határgörbéi A víz határgörbéi s (J/kg K) Higany körfolyamat A berendezés hő jelentős része bonyolult, magasabb drága és átlagos a higany hőfokon gőzének vezethető mérgező be, hatása ami javítja miatt a veszélyes hatásfokot. is. 2 Víz-higany hőcserélő 2 Víz szivattyú Vízgőz turbina
Rankine körfolyamat regeneratív tápvízelőmelegítéssel T-s fázisváltozási diagramban
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!