buharli gÜÇ Çevrİmlerİ - me1.sakarya.edu.tr¶lüm10-2.pdf · ara isitmali rankİne Çevrİmİ...
TRANSCRIPT
23.11.2010
1
TERMODİNAMİK II
BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ
Sakarya Üniversitesi
Makine Müh. Böl. D-6 605
Esentepe Kampüsü 54180
Serdivan-SAKARYA
Dr. Nezaket PARLAK
BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ
Güç elde etmek amacıyla : iş akışkanı (su)
çevrimde dönüşümlü olarak buharlaştırılır ve
yoğuşturulur.
23.11.2010
2
CARNOT BUHAR ÇEVRİMİ
Carnot çevrimi iki ısıl enerji deposu arasında elde edilebilecek
maksimum verimi veren teorik bir çevrimdir.
Gerçekte uygulanması mümkün değildir.
ÇÜNKÜ:
1) DÜŞÜK VERİM: Isı geçişleri çift fazlı akışkan
üzerinden gerçekleşir. Çıkılabilecek en yüksek
sıcaklık kritik nokta (Tsu-kr=374
C) ile sınırlıdır.
2) KURULUK DERECESİ: 3-4 aralığında izentropik
genişleme işlemi gerçekleşirken kuruluk derecesi
azalır ve sıvı tanecikleri türbin kanatlarına zarar
verir.
3) Yine 1-2 izetropik sıkıştırma işleminde sıvı-buhar
karışımının sıkıştırılması gerekmektedir. İki fazlı
akışkanı sıkıştıran bir kompresöre ihtiyaç
duyulur. Uygulaması zordur.
CARNOT BUHAR ÇEVRİMİ
Yandaki T-s diyagramında olduğu gibi
uygulamadaki bazı sıkıntılar giderilebilir.
FAKAT, doymuş sıvı akışkanın çok yüksek
basınçlara sıkıştırılması ve de değişen basınç
altında ısı geçişini sağlamak gibi diğer
problemler ortaya çıkar.
23.11.2010
3
RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİ
1-2 Pompada izentropik sıkıştırma
2-3 kazanda sabit basınçta ısı girişi
3-4 Türbinde izentropik genişleme
4-1 Yoğuşturucuda sabit basınçta ısı atılması
RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİ
HESAPLAMALAR
Isı girişi:
Çevrimden atılan ısı:
Pompa işi:
Türbin işi:
Net iş:
Isıl verim:
23.11.2010
4
RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİ
Soru(10-15): 210 MW gücünde bir buharlı güç santrali basit Rankine çevrimine göre çalışmaktadır. Buhar türbine 10 MPa basınç ve 500
C
sıcaklıkta girmekte ve yoğuşturucuda 10 kPa basınçta soğutulmaktadır. Çerimi T-s diyagramında göstererek;
a) türbin çıkışında buharın kuruluk derecesini,
b) çevrimin ısıl verimini,
c) buharın kütlesel debisini hesaplayınız.
Çözüm:
Tablo A-4, A-5 ve A-6
RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİ
23.11.2010
5
RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİ
GERÇEK BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMİNİN İDEAL BUHARLI GÜÇ
ÇEVRİMİNDEN FARKI
GERÇEK RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİ
Soru (10-22): Basit ideal Rankine çevrimine göre çalışan bir buharlı güç
santralinin net gücü 45 MW’tır. Su buharı türbine 7 Mpa basınç ve 500 C sıcaklıkta girmekte, yoğuşturucuda 10 kPa basınçta soğutulmaktadır.
Yoğuşturucuda suyu soğutmak için kullanılan göl suyunun debisi 2000
kg/s’ dir. Türbin ve pompanın izentropik verimlerini %87 alarak;
a) Çevrimin ısıl verimini,
b) Buharın debisini,
c) Soğutma suyunun sıcaklığındaki yükselmeyi hesaplayınız.
d) Çevrimin T-s diyagramında gösteriniz.
Çözüm:
23.11.2010
6
GERÇEK RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİ
RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİNİN
VERİMİNİN ARTIRILMASI
Yoğuşturucu Basıncının Düşürülmesi
23.11.2010
7
RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİNİN
VERİMİNİN ARTIRILMASI
Buharın Kızdırılması
RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİNİN
VERİMİNİN ARTIRILMASI
Kazan Basıncının Yükseltilmesi ve ara kızdırma
23.11.2010
8
ARA ISITMALI RANKİNE ÇEVRİMİ
ARA ISITMALI RANKİNE ÇEVRİMİ
Soru (10-33): Ara ısıtmalı Rankine çevrimine göre çalışan buharlı bir güç santralinin net gücü 80 MW’ tır. Buhar, yüksek basınç türbinine 10 MPa basınç ve 500
C sıcaklıkta, alçak basınç türbinine ise 1 MPa ve 500
C ‘de girmekte; yoğuşturucudan 10 basınçta doymuş sıvı olarak çıkmaktadır. Türbinin ve pompanın izentropik verimleri sırasıyla &80 ve 95’ tir. Çevrimi T-s diyagramında göstererek;
a) türbin çıkışında kuruluk derecesini yada sıcaklığını,
b) çevrimin ısıl verimini,
c) Buharın kütlesel debisini hesaplayınız.
Çözüm:
23.11.2010
10
ARA BUHAR ALMALI (REJENERASYON)
RANKİNE ÇEVRİMİ
Açık besleme suyu ısıtıcılı (Karışım odalı):
ARA BUHAR ALMALI (REJENERASYON)
RANKİNE ÇEVRİMİ
Kapalı besleme suyu ısıtıcılı:
23.11.2010
11
ARA BUHAR ALMALI (REJENERASYON)
RANKİNE ÇEVRİMİ
Soru (10-43) : Buharlı bir güç santrali, ideal ara buhar almalı Rankine
çevrimine göre çalışmaktadır. Buhar türbine 6 MPa basınç ve 450
C
sıcaklıkta girmekte, yoğuşturucuda 20 kPa basınçta yoğuşmaktadır.
Türbinden 0.4 MPa basınçta ayrılan buhar, açık besleme suyu
ısıtıcısında kazan besleme suyunu ısıtmak için kullanılmaktadır. Su
besleme suyu ısıtıcısından doymuş sıvı halinde çıkmaktadır. Çevrimi T-s
diyagramında göstererek,
a) kazandan geçen birim akışkan kütlesi için çevrimin net işini,
b) çevrimin ısıl verimini hesaplayınız.
Çözüm:
ARA BUHAR ALMALI (REJENERASYON)
RANKİNE ÇEVRİMİ
23.11.2010
12
ARA BUHAR ALMALI (REJENERASYON)
RANKİNE ÇEVRİMİ
BİRLEŞİK ISI-GÜÇ (KOJENERASYON)
ÜRETİMİ
Hem güç hem de proses için gerekli olan ısı enerjisini üreten
çevrimlerdir.
Enerjiden yararlanma oranı
23.11.2010
13
BİRLEŞİK ISI-GÜÇ (KOJENERASYON)
ÜRETİMİ
Soru (10-66): Su buharı bir birleşik ısı-güç santralinin türbinine 7 MPa ve 500
C’ de girmektedir. 30 kg/s olan buhar debisinin dörtte biri, 600
kPa basınçta türbinden ayrılarak ısıl işlemlerde kullanılmaktadır. Buharın geri kalanı, 10 kPa basınca genişlemektedir. Türbinde ayrılarak ısıl işlemlerde kullanılan buhar yoğuşturulduktan sonra sabit basınçta kazan besleme suyu ile karıştırılmakta ve karışım 7 Mpa kazan basıncına pompalanmaktadır. Borulardaki basınç düşüşü ve ısı kayıplarını göz ardı ederek ve türbinle pompanın izentropik olduğunu varsayarak; santralin net gücünü, ve enerjiden yararlanma oranını belirleyiniz.
BİRLEŞİK ISI-GÜÇ (KOJENERASYON)
ÜRETİMİ
23.11.2010
14
BİRLEŞİK ISI-GÜÇ (KOJENERASYON)
ÜRETİMİ
BİRLEŞİK GAZ-BUHAR GÜÇ ÇEVRİMİ
Brayton çevrimi (gaz türbini çevrimi ) ile Rankine çevriminin
oluşturduğu bileşik bir çevrimdir.
23.11.2010
15
BİRLEŞİK GAZ-BUHAR GÜÇ ÇEVRİMİ
Soru (10-74): Bir birleşik gaz-buhar çevriminde, Brayton çevriminin
basınç oranı 16 olup, Hava kompresöre 300 K sıcaklıkta 14 kg/s debi ile
girmektedir. Yanma odasından 1500 K sıcaklıkta çıkan gazlar türbinde
genişledikten sonra, bir ısı değiştiricisinde 10 MPa basınç ve 400
C
sıcaklıkta buhar üretiminde kullanılmaktadır. Yanma gazları ısı
değiştiricisinden 420 K sıcaklıkta çıkmaktadır. Üretilen buhar türbinde
15 kPa yoğuşturucu basıncına kadar genişlemektedir. Tüm sıkıştırma ve
genişleme işlemlerinin izentropik olduğunu varsayarak; çevrimin ısıl
verimini hesaplayınız.
BİRLEŞİK GAZ-BUHAR GÜÇ ÇEVRİMİ
Çözüm: