Ατμοστρόβιλοι με Αναθέρμανση και Αναγέννηση Μάθημα 1 Ατμοστρόβιλοι με Αναθέρμανση και Αναγέννηση

Πραγματικός Κύκλος Παραγωγής Ισχύος με Ατμό (παράδειγμα 10.2)

Πραγματικός Κύκλος Παραγωγής Ισχύος με Ατμό (παράδειγμα 10.2)

Αύξηση της Απόδοσης των Κύκλων Ισχύος με Ατμό Μείωση της πίεσης του συμπυκνωτή ελαττώνει τη θερμοκρασία στην έξοδο του στροβίλου (τη θερμοκρασία απόρριψης θερμότητας) και άρα την απόδοση carnot αλλά και την ενθαλπία στην έξοδο του στροβίλου (wout = hin – hout) – η θερμοκρασία στον συμπυκνωτή είναι η θερμοκρασία ισορροπίας (κορεσμού) στην πίεση του συμπυκνωτή όμως η θερμοκρασία στον συμπυκνωτή δεν μπορεί να είναι μικρότερη από τη θερμοκρασία του μέσου που χρησιμοποιείται για την ψύξη του συμπυκνωτή (π.χ. το νερό ενός ποταμού) η χαμηλή πίεση (10 kPa ή 1/10 της ατμόσφαιρας) αυξάνει τον κίνδυνο εισαγωγής αέρα στο σύστημα (η παρουσία αέρα στο κύκλωμα νερού του ατμοστροβίλου αυξάνει το έργο συμπίεσης και τη διάβρωση των πτερυγίων του στροβίλου) Αύξηση της θερμοκρασίας υπερθέρμανσης του ατμού αυξάνει τη θεωρητική απόδοση carnot – αυξάνει το Qin και το Wout άρα και το Wnet η θερμική απόδοση όμως είναι το πηλίκο Wnet προς Qin και η επίδραση της αύξησης της θερμοκρασίας υπερθέρμανσης έχει μόνο μικρή θετική επίδραση στη θερμική απόδοση, αφού αυξάνει τόσο τον αριθμητή όσο και τον παρονομαστή μειώνει την υγρασία (σταγονίδια υγρού) στον ατμό που εξέρχεται από τον στρόβιλο προς τον συμπυκνωτή (αυξάνει την ποιότητα x) – η παρουσία σταγονιδίων στα τελικά πτερύγια του στροβίλου προκαλεί διαβρώσεις και μηχανικές καταπονήσεις η αύξηση της θερμοκρασίας υπερθέρμανσης περιορίζεται από τις θερμικές αντοχές των μετάλλων των πτερυγίων του στροβίλου και σήμερα σπάνια είναι υψηλότερη από 620 οC Αύξηση της πίεσης στο λέβητα αυξάνει τη θερμοκρασία βρασμού του νερού και ελαττώνει την ενθαλπία εξάτμισης – βλ. Πίνακα Κορεσμένου Νερού όμως αυξάνει την παρουσία υγρασίας (σταγονιδίων νερού) στις τελευταίες βαθμίδες του στροβίλου (ελαττώνει την ποιότητα x στην έξοδο του στροβίλου)

Επίδραση της πίεσης και θερμοκρασίας του λέβητα στην απόδοση ατμοστροβίλων (παράδειγμα 10.3) … στο Παράδειγμα 10.1 ήταν ο ίδιος στρόβιλος με μόνη διαφορά ότι η πίεση στον συμπυκνωτή ήταν 75 kPa … η θερμική του απόδοση ήταν 26,0 % και η ποιότητα του υδρατμού στην έξοδο του στροβίλου 88,6 % (υγρασία 11,4 %) … … για πίεση στον συμπυκνωτή 10 kPa:

Επίδραση της πίεσης και θερμοκρασίας του λέβητα στην απόδοση ατμοστροβίλων (παράδειγμα 10.3) 33,4 %

Επίδραση της πίεσης και θερμοκρασίας του λέβητα στην απόδοση ατμοστροβίλων (παράδειγμα 10.3)

Επίδραση της πίεσης και θερμοκρασίας του λέβητα στην απόδοση ατμοστροβίλων (παράδειγμα 10.3)

Ατμοστρόβιλος με Αναθέρμανση – αύξηση της απόδοσης χωρίς αύξηση της υγρασίας στην έξοδο του στροβίλου Διβάθμια εκτόνωση του ατμού με ενδιάμεση αναθέρμανση Στον στρόβιλο υψηλής πίεσης (1η βαθμίδα) ο ατμός εκτονώνεται σε ενδιάμεση πίεση και αναθερμένεται στον ίδιο λέβητα, χωρίς να αναμιχθεί με την υγρή παροχή της αντλίας. Από τον λέβητα τροφοδοτείται στον στρόβιλο ενδιάμεσης (χαμηλής πίεσης). qin = qprimary +qreheat = (h3 – h2) + (h5 – h4) wout = wst1 + wst2 = (h3 – h4) + (h5 – h6)

Ατμοστρόβιλος με Αναθέρμανση (παράδειγμα 10.4)

Ατμοστρόβιλος με Αναθέρμανση (παράδειγμα 10.4)

Ατμοστρόβιλος με Αναθέρμανση (παράδειγμα 10.4)

Ατμοστρόβιλος με Αναθέρμανση (παράδειγμα 10.4)

Ατμοστρόβιλος με Αναγέννηση – αύξηση της απόδοσης χωρίς αύξηση της υγρασίας στην έξοδο του στροβίλου Η προσθήκη θερμότητας στον λέβητα συμβαίνει μεταξύ των θερμοκρασιών εισόδου και εξόδου του. Η αύξηση της θερμοκρασίας εισόδου στον λέβητα αυξάνει τη μέση θερμοκρασία προσθήκης θερμότητας και άρα αυξάνει την απόδοση carnot του κύκλου του ατμοστροβίλου. Αυτό γίνεται με την απομάστευση ατμού από τον στρόβιλο και την ανάμιξη του με το νερό μετά την αντλία στον Ανοικτό Θερμαντήρα Νερού Τροφοδοσίας (ΘΝΤ). Ο ΑΘΝΤ βρίσκεται στην πίεση της απομάστευσης (< Ρ5 και > Ρ1) οπότε η Αντλία 1 είναι απαραίτητη για την αύξηση της πίεσης από την πίεση του συμπυκνωτή στην πίεση της απομάστευσης. Η Τ3 πρέπει να είναι τέτοια ώστε το νερό μετά την ανάμιξη ατμού/νερού να είναι υγρό (≤ Tsat@P3). Μετά την ανάμιξη νερού/ατμού, μία 2η Αντλία συμπιέζει το θερμό πλέον νερό στην πίεση του λέβητα. Η Αναγέννηση αυξάνει την απόδοση και επίσης ελαττώνει τις μεγάλες ογκομετρικές παροχές ατμού στα τελευταία στάδια του στροβίλου, όπου ο ειδικός όγκος του ατμού αυξάνεται λόγω πολύ χαμηλής πίεσης. Στον ανοικτό ΘΝΤ νερό και ατμός αναμιγνύονται. Αν y = m6/m5 το κλάσμα μάζας του συνολικού ατμού, που απομαστεύεται: qin = h5 – h4 qout = (1 – y)*(h7 – h1) wout = (h5 – h6) + (1 – y)*(h6 – h7) win = (1 – y)*win1 + win2

Ατμοστρόβιλος με Αναγέννηση – αύξηση της απόδοσης χωρίς αύξηση της υγρασίας στην έξοδο του στροβίλου Στους κλειστούς ΘΝΤ ο ατμός από τον στρόβιλο θερμαίνει το νερό από τον συμπυκνωτή και υγροποιείται. Η Αντλία 1 αυξάνει την πίεση του νερού από τον συμπυκνωτή στην πίεση του βραστήρα. Η Αντλία 2 αυξάνει την πίεση του υγροποιημένου ατμού από την απομάστευση, επίσης στην πίεση του βραστήρα. Στην πράξη χρησιμοποιούνται πολυβάθμιοι στρόβιλοι με πολλαπλές απομαστεύσεις και αναθερμάνσεις.

Ατμοστρόβιλος με Αναγέννηση (παράδειγμα 10.5)

Ατμοστρόβιλος με Αναγέννηση (παράδειγμα 10.5)

Ατμοστρόβιλος με Αναγέννηση (παράδειγμα 10.5)

Ατμοστρόβιλος με Αναγέννηση (παράδειγμα 10.5)

Ατμοστρόβιλος με Αναγέννηση και Αναθέρμανση (παράδειγμα 10.6)

Ατμοστρόβιλος με Αναγέννηση και Αναθέρμανση (παράδειγμα 10.6)

Ατμοστρόβιλος με Αναγέννηση και Αναθέρμανση (παράδειγμα 10.6)

Ατμοστρόβιλος με Αναγέννηση και Αναθέρμανση (παράδειγμα 10.6)

Άσκηση 10.34

Άσκηση 10.34

Άσκηση 10.36

Άσκηση 10.36

Άσκηση 10.55

Άσκηση 10.55

Άσκηση 10.55