Overzicht: thermodynamische cycli - ELEKTRISCHE CENTRALES
Mechanisme Formules Voor- & Nadelen
Stoom cycli (= carnot cyclus)
Rankine- cyclus - Rendement: - iets lager rendement als
= veralgemening van carnot cyclus in 2 fasig carnot
gebied. netto arbeidsoutput MAAR materiaal om het op
ηrankine =
= kringproces met water tussen 2 isentropen en 2 warmtetoevoer ∈ketel te zetten is simpeler en
isobaren −W l 12 −W l 34 goedkoper.
¿ - Toepasselijk voor stoom
q 451
T,s- diagram cylci terwijl carnot in de
praktijk moeilijk was uit te
( h1−h 2 )−(h 4−h 3)
¿ voeren.
( h 1−h3 )−( h 4−h 3 )
( h 1−h 2 )
=
( h 1−h 3 )
zonder pomparbeid
- Pomparbeid W l 34 :
1→2 isentropische expansie
2→3 condensatie tot de vloeistoflijn (warmte- afstoot)
W l 34=h 4−h 3=v ( p 4− p 3)
3→4 oppompen van PL naar PH gebeurd in de vloeistoffase
Van 4 1 verhitting gebeurt isobarische (p cte-
- 4 → 5 vloeistofverwarming, T stijgt - Rendementsverhouding:
- 5 1 verdamping, T cte
isentropisch rendement (IR):
De gemiddelde TH waarbij Q wordt toegevoegd *expansie in turbine
is lager werkelijke arbeisoutput
¿
ηrankine <ηcournot isentropischearbeidsoutput
Turbine (12) – condensator (23) – pomp (34) – *compressie in pomp
ketel (451) isentropi sche arbeidtoevoer
=
werkelijke arbeistoevoer
Zie voorbeeld 8.1 (slide 16, Hbp 239) rendementsverhouding:
=
werkelijk cyclus rendement
ideaal cyclus rendement met IR=1
¿ rankine rendement
- Arbeidsverhouding:
¿
netto arbeisoutput ( turbine−pomp )
bruto arbeidsoutput ( turbine alleen )
( h 1−h 2 )−(h 4−h 3)
=
( h 1−h2 )
- Specifiek stoomgebruik:
1
, 1
ssc=
netto arbeidsoutput=−∑ W
1
¿
(h 1−h2)
= [kg/kW. s] .3600
= [kg/kW. h]
pomparbeid verwaarloosbaar
Rankine cyclus met overhitte stoom ( h 1−h 2 ) Voordelen
probeert de gemiddelde temperatuur tijdens ηrankine = - rendement stijgt
( h 1−h 3 )
warmtetoevoer te verhogen - specifiek
zonder pomparbeid stoomverbruik verlaagd
- minder verlies aan de
zelfde formule als gewoon rankine, omgeving
maar nu toestand 1 af te lezen uit - condensor heeft kleinere
overhitte tabellen afmetingen voor hetzelfde
nominaal vermogen
- minder erosie
turbineschoepen
- hoger IR
(= isentropisch rendement)
Nadelen
- grotere vochtigheid bij
grote keteldruk
Rakine cyclus met heroverhitting 1—2: isentropische expansie in hoge - hoger rendement bij
Wederom proberen de gemiddelde druk turbine grotere keteldruk
temperatuur tijdens de warmtetoevoer te laten - vochtigheid veel minder
stijgen 2—6: de stoom is heroververhit bij - rendement↓ en ssc ↑
constante druk DUS beter als bij enkele
oververhitting
6—7: isentropische expansie in lage
druk turbine
Rendement:
ηrankine−heroververhit
−W 12−W 34
¿
Q451 +Q26
( h1−h 2 ) +( h6−h 7)
¿
( h 1−h3 )+ ( h 6−h2 )
Regeneratieve watervoorverwarming met … - gelijk aan het carnot
gekoelde expansie rendement
= rankine proces maar nu proberen ze warmte (omdat de warmte verworpen en
verwarming te doen via afkoeling tijdens de de warmte geleverd extern
gebeurd bij een cte T)
expansie over de turbine
Theoretisch, er bestaat zo geen enkele turbine
- grotere
Enkel warmte uitwisseling van 1-2 & 3-4
arbeidsverhouding
2
Mechanisme Formules Voor- & Nadelen
Stoom cycli (= carnot cyclus)
Rankine- cyclus - Rendement: - iets lager rendement als
= veralgemening van carnot cyclus in 2 fasig carnot
gebied. netto arbeidsoutput MAAR materiaal om het op
ηrankine =
= kringproces met water tussen 2 isentropen en 2 warmtetoevoer ∈ketel te zetten is simpeler en
isobaren −W l 12 −W l 34 goedkoper.
¿ - Toepasselijk voor stoom
q 451
T,s- diagram cylci terwijl carnot in de
praktijk moeilijk was uit te
( h1−h 2 )−(h 4−h 3)
¿ voeren.
( h 1−h3 )−( h 4−h 3 )
( h 1−h 2 )
=
( h 1−h 3 )
zonder pomparbeid
- Pomparbeid W l 34 :
1→2 isentropische expansie
2→3 condensatie tot de vloeistoflijn (warmte- afstoot)
W l 34=h 4−h 3=v ( p 4− p 3)
3→4 oppompen van PL naar PH gebeurd in de vloeistoffase
Van 4 1 verhitting gebeurt isobarische (p cte-
- 4 → 5 vloeistofverwarming, T stijgt - Rendementsverhouding:
- 5 1 verdamping, T cte
isentropisch rendement (IR):
De gemiddelde TH waarbij Q wordt toegevoegd *expansie in turbine
is lager werkelijke arbeisoutput
¿
ηrankine <ηcournot isentropischearbeidsoutput
Turbine (12) – condensator (23) – pomp (34) – *compressie in pomp
ketel (451) isentropi sche arbeidtoevoer
=
werkelijke arbeistoevoer
Zie voorbeeld 8.1 (slide 16, Hbp 239) rendementsverhouding:
=
werkelijk cyclus rendement
ideaal cyclus rendement met IR=1
¿ rankine rendement
- Arbeidsverhouding:
¿
netto arbeisoutput ( turbine−pomp )
bruto arbeidsoutput ( turbine alleen )
( h 1−h 2 )−(h 4−h 3)
=
( h 1−h2 )
- Specifiek stoomgebruik:
1
, 1
ssc=
netto arbeidsoutput=−∑ W
1
¿
(h 1−h2)
= [kg/kW. s] .3600
= [kg/kW. h]
pomparbeid verwaarloosbaar
Rankine cyclus met overhitte stoom ( h 1−h 2 ) Voordelen
probeert de gemiddelde temperatuur tijdens ηrankine = - rendement stijgt
( h 1−h 3 )
warmtetoevoer te verhogen - specifiek
zonder pomparbeid stoomverbruik verlaagd
- minder verlies aan de
zelfde formule als gewoon rankine, omgeving
maar nu toestand 1 af te lezen uit - condensor heeft kleinere
overhitte tabellen afmetingen voor hetzelfde
nominaal vermogen
- minder erosie
turbineschoepen
- hoger IR
(= isentropisch rendement)
Nadelen
- grotere vochtigheid bij
grote keteldruk
Rakine cyclus met heroverhitting 1—2: isentropische expansie in hoge - hoger rendement bij
Wederom proberen de gemiddelde druk turbine grotere keteldruk
temperatuur tijdens de warmtetoevoer te laten - vochtigheid veel minder
stijgen 2—6: de stoom is heroververhit bij - rendement↓ en ssc ↑
constante druk DUS beter als bij enkele
oververhitting
6—7: isentropische expansie in lage
druk turbine
Rendement:
ηrankine−heroververhit
−W 12−W 34
¿
Q451 +Q26
( h1−h 2 ) +( h6−h 7)
¿
( h 1−h3 )+ ( h 6−h2 )
Regeneratieve watervoorverwarming met … - gelijk aan het carnot
gekoelde expansie rendement
= rankine proces maar nu proberen ze warmte (omdat de warmte verworpen en
verwarming te doen via afkoeling tijdens de de warmte geleverd extern
gebeurd bij een cte T)
expansie over de turbine
Theoretisch, er bestaat zo geen enkele turbine
- grotere
Enkel warmte uitwisseling van 1-2 & 3-4
arbeidsverhouding
2
