Kružni procesi i desnokretni Rankineov

proces

Elektroenergetika

Pojmovi Kružni proces

◦ Općenito o kružnim procesima◦ Desnokretni kružni proces

Karakteristični desnokretni kružni procesi◦ Carnotov kružni proces◦ Jouleov kružni proces

Realni plin i prikaz u T-s i h-s dijagramu Rankineov kružni proces

Sadržaj

PojmoviIdealni plin

Zamišljena, nepostojeća tvarProblem koji traje 2.300 godina: zašto se topla voda zamrzava brže od hladne?pv = f(T) = konst. (za T = konst.)

Izobarna promjena stanjaIzotermna promjena stanjaIzentropska promjena stanjaEntalpijaEntropija

Kružni proces-općenito

- Plin dovođenjem topline izotermno ekspandira od stanja 1 do stanja 2- Teret kojim je plin opterećen je na visini z i dobili smo rad- Ako prestanemo dovoditi toplinu, plin će se izotermno komprimirati ponovno do stanja 1- Dijagram opisuje zatvorenu liniju, tj. kružni proces

-VAŽNA NAPOMENA:- Nismo dobili višak energije!!

Kružni proces-desnokretni kružni proces

-Ako prilikom ekspanzije plinu dovodimo toplinu, a prilikom kompresije plinu odvodimo toplinu, dobit ćemo razliku radova, tj. Rad izvan granica sustava koji je > 0. - Proces se odvija u smjeru kazaljke na satu, pa ga zbog toga nazivamo desnokretni proces- motor s unutrašnjim izgaranjem

- Shematski prikaz desnokretnog kružnog procesa

Kružni proces-desnokretni kružni proces

- Dovedenu toplinu označimo sa Q- Odvedenu toplinu označimo sa Q0 - Tada nam je dobiveni rad jednak

W = Q - Q0 -Pokazatelj efikasnosti stroja , tj. Termički stupanj djelovanja

Karakteristični kružni procesi- Desnokretni Carnotov proces

-1 do 2 izotermna ekspanzija-2 do 3 izentropska ekspanzija-3 do 4 izotermna kompresija-4 do 1 izentropska kompresija

Karakteristični kružni procesi - Desnokretni Jouleov proces

-1 do 2 izentropska kompresija-2 do 3 izobarno zagrijavanje -3 do 4 izentropska ekspanzija-4 do 1 izobarno odvođenje topline

1870. Američki inženjer George Bryton razvija plinsko – turbinski proces temeljen na Jouleovom

Realni plin i prikaz u T-s i h-s dijagramu

Proces isparavanja kapljevina pri konstantnom tlakuP-v dijagram T-s dijagram h-s dijagram

Prikaz prijelaza pothlađene kapljevine u pregrijanu paru pri konstantnom tlaku

Rankineov desnokretni kružni proces

1. K – parni kotao2. T – turbina3. Ko – kondenzator4. P - pumpa

Rankineov proces je osnovni proces parne elektrane, tj. termoelektrane

Razlikuje se od Carnotova procesa u tome što para u kondenzatoru potpuno kondenzira a potom se pumpom ubacuje u kotao. To se postiže izdašnijim dimenzioniranjem kondenzatora.

U kotlu se zagrijava voda pri stalnom tlaku pk vrućim dimnim plinovima nastalim izgaranjem goriva, od stanja pothlađene kapljevine 4 do stanja suhozasićene pare.

Po izlasku iz kotla suhozasićena para stanja 1 ulazi u turbinu T gdje izentropski ekspandira proizvodeći pri tome rad koji se prenosi na vratilo el. generatora do stanja 2 , čiji tlak odgovara kondenzatorskom tlaku pko .

Zasićena para stanja 2 ulazi u kondenzator u kojem pri stalnom tlaku potpuno kondenzira do stanja 3. Nastala vrela kapljevina ulazi u pumpu koja je izentropski tlači na kotlovski tlak pk odnosno na stanje 4.

Rankineov desnokretni kružni procesJednadžbe za dobiveni rad s obzirom na opće jednadžbe kružnog procesa

Opće jednadžbeJednadžbe Rankineovog procesa, po kilogramu pare

W = Q - Q0 Dobiveni rad

Termički stupanj djelovanja

Termički stupanj djelovanja Rankineova ciklusa je utoliko veći ukoliko je viša srednja T dovođenja topline Tmd , odnosno ukoliko je niža temperatura odvođenja topline.

Ako želimo povećati stupanj djelovanja rankineova procesa, moramo ili povećati srednju vrijednost temperature dovođenja topline, ili pak smanjiti temperaturu odvođenja topline

RANKINEOV PROCES S PREGRIJANOM PAROM

RANKINEOV PROCES S MEĐUPREGRIJAČEM PARE

Rankineov desnokretni kružni proces

Rankineov proces sa pregrijanom parom

Razlikuje se od Rankineova procesa u tome štopostoji pregrijač pare koji povećava srednju Tdovođenja topline u kotlu.

Ovdje se postiže veći (bolji) termički stupanj djelovanja jer je porasla srednja Tmd dovođenja topline.Postoji drugi (tehnički, metalurški) problem jer se povećanjem T dovođenja topline povećava i T s kojom para ulazi u turbinu – izdržljivost i cjelovitost turbinskih lopatica.

Rankineov proces s međupregrijačem pareOvdje para ekspandira u dva stupnja turbine: prvo para ekspandira u visokotlačnom dijelu turbine (VT) od stanja 1 do stanja 2.Potom se para vraća u kotao gdje se u međupregrijaču MPr pregrijava uz pomoć vrućih dimnih plinova od stanja 2 do stanja 3.

Hvala na Pažnji