ltal nos g ptan n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
ÁLTALÁNOS GÉPTAN PowerPoint Presentation
Download Presentation
ÁLTALÁNOS GÉPTAN

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 67

ÁLTALÁNOS GÉPTAN - PowerPoint PPT Presentation


  • 125 Views
  • Uploaded on

ÁLTALÁNOS GÉPTAN. Előadó: Dr. Fazekas Lajos. 10. Előadás Hűtőgépek, Gőz- és Gázturbinák. Hűtőgépek. A hűtőgépekről általában. A hűtőgép nem energiatermelő, hanem energiafogyasztó berendezés, a körfolyamata hasonló volta és a jobb megértés miatt a hőerőgépek között tárgyalják.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'ÁLTALÁNOS GÉPTAN' - callie


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
ltal nos g ptan

ÁLTALÁNOS GÉPTAN

Előadó: Dr. Fazekas Lajos

Debreceni Egyetem

Műszaki Kar

h t g pek
Hűtőgépek

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a h t g pekr l ltal ban
A hűtőgépekről általában
  • A hűtőgép nem energiatermelő, hanem energiafogyasztó berendezés, a körfolyamata hasonló volta és a jobb megértés miatt a hőerőgépek között tárgyalják.
  • Az ipari üzemek és háztartások hőgazdálkodásának egyik különleges esete a hűtés, vagyis a környezetnél kisebb hőmérséklet előállítása (élelmiszerek hűtése, jéggyártás stb.). Ilyenkor fűtés helyett hőelvonásról kell gondoskodni.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a h t g pekr l ltal ban1
A hűtőgépekről általában
  • A hűtés feladata, hogy meghatározott mennyiségű hőt hidegebb helyről melegebb helyre vigyen át, ami csak energiafogyasztás árán lehetséges.
  • A hűtőgép folyamatos működésének alapvető követelménye mechanikai munka fogyasztása vagy nagyobb hőmérsékleten rendelkezésre álló hőnek kisebb hőmérsékletre bocsátása.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a h t k rfolyamat
A hűtő körfolyamat

A hűtő körfolyamat az energiatermelőnek fordítottja:

  • a hűtő körfolyamatban a hűtendő anyag által felmelegített közeget komprimálják, miáltal hőmérséklete a környezeti hőmérséklet fölé emelkedik, és így hőjéből átadhat a környezetnek.
  • A környezeti hőmérséklet közelébe lehűtött közeget expandáltatják.
  • Ezáltal kőmérséklete a hűtendő anyag alá csökken és így attól hőt vehet fel; a hűtendő anyag hőmérsékletének közelébe melegszik.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

h t g pek h t k zegjei
Hűtőgépek hűtöközegjei
  • A hűtőközegül ún. hideg gőzök alkalmasak.
  • Az olyan gőzöket nevezik így, amelyeknek:
    • dermedéspontja jóval a tekintetbe jövő hűtési hőmérséklet alatt,
    • kritikus hőmérséklete jóval a hőleadási hőmérséklet fölött van;
    • a telítési nyomás pedig a szóba jövő hőmérséklet-tartományban gépszerkezetileg jól uralható.
  • Leggyakrabban alkalmazott hűtőközegek:
    • ammónia (NH3),
    • metil-klorid (CH3Cl),
    • kén-dioxid (SO2),
    • szén-dioxid (CO2),
    • freon 12 (CF2Cl2) (A CFC gázokkal együtt ózon romboló hatása miatt betiltották)
  • Rendkívül kedvező volna olyan körfolyamatot megvalósítani, amelyben ez a hűtési (alsó) és hőleadási (felső) hőmérséklet állandó volna. Ekkor az ún. Carnot-körfolyamat alakulhatna ki

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

az eszm nyi kompresszoros h t k rfolyamat t s diagramja
Az eszményi kompresszoros hűtő-körfolyamat T-s diagramja
  • T1 – hűtési hőmérséklet;
  • T2 – hőleadási hőmérséklet;
  • 1-2: kompresszió;
  • 3-4: expanzió;
  • 2-3: lecsapódás (kondenzáció) a hőledásban;
  • 4-1: elpárolgás a hűtőben

A Carnot-körfolyamat fordítottjának T-s diagramja.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a h t k rfolyamat ltal nos elvi v zlata
A hűtő körfolyamat általános elvi vázlata
  • 1- hűtő;
  • 2- kompresszor,
  • 3- hőleadó;
  • 4- expanziós szerkezet

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

h t g pek csoportos t sa
Hűtőgépek csoportosítása
  • A hűtőgépek szerkezeti kialakítás szerint lehetnek:
    • kompresszorosak,
    • abszorpciósak.
  • A kompresszoros hűtőgépek között megkülönböztetnek:
    • gőznemű közeggel működő,
    • gáznemű közeggel működő hűtőgépeket.
  • Az abszorpciós hűtőgépek csoportosítása:
    • szivattyúsak,
    • szivattyú nélküliek.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

abszorpci s h t berendez s
Abszorpciós hűtőberendezés

1- oldó; 2- hőleadás a környezetbe; 3- szivattyú; 4- kazán; 5- oldószer visszafolyás;

6- nagy munkaközeg-tartalmú gazdag oldat; 7- a munkaközeg gőzének útja;

8- kondenzátor, hőleadás a környezetbe; 9- elpárologtató (hűtő); 10- hőcserélő;

11- rektifikátor; 12- fűtés; 13- fojtási helyek

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

szivatty n lk li abszorpci s h t g p v zlata
Szivattyú nélküli abszorpciós hűtőgép vázlata

1- elpárologtató (hűtő); 2- oldó; 3- kazán; 4- kondenzátor; 5- fűtés; 6- hőcserélő, 7- hűtővíz; 8- szegény oldat; 9- gazdag oldat, fűtőtest (a feltüntetett nyomásértékek az

ammónia résznyomását adják)

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

g zturbin k
Gőzturbinák

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

turbin k rendszerez se
Turbinák rendszerezése

A turbinák funkciójukat tekintve gyakorlatilag a szivattyúk és a ventilátorok ellentéte  nem a gép végez munkát a közegen, hanem a közeg mozgási energiája adódik át a gépre.

Ezen kívül lehetnek az egyes turbinák egy- vagy többfokozatúak.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

g zturbin k1
Gőzturbinák
  • Gőzturbinák fokozatcsoportjai:
    • Akciós turbina
    • Reakciós turbina
  • A reakciós turbinánál a lapátokon is van nyomásesés, azaz energiaátalakulás.
  • A gőzturbina fokozatcsoportnak a közvetlenül egymást követő és azonos gőzáramot feldolgozó együttest nevezik.
  • Szerkezeti felépítésük az őket alkotó fokozatok természetétől (akciós vagy reakciós) függ.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a fokozatcsoportok szerkezeti fel p t se
A fokozatcsoportok szerkezeti felépítése

Reakciós

Akciós

1- állólapátozás, 2- vezetőkerekek; 3- turbinaház;

4- futólapátozás; 5- futótárcsák; 6- forgórész (tengely); 7- rések

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

akci s fokozatcsoport
Akciós fokozatcsoport
  • Az akciós fokozatcsoport (előző dián: a) ábra) fokozatainak állólapátozatát a vezetőkerekek tartják és erősítik a turbina házához.
  • A futólapátozata forgórészből kiképzett vagy arra felhúzott tárcsákra van erősítve.
  • Minthogy a futólapátozatona nyomásesés elhanyagolható, a forgórészre ható tengelyirányú erő jelentéktelen.
  • A fokozatok nyomásesése a vezetőkerekeket terheli, résveszteség a vezetőkerék agya és a tengely közötti résben keletkezik.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

reakci s fokozatcsoport
Reakciós fokozatcsoport
  • A reakciós fokozatcsoport ( b) ábra) állólapátozata rendszerint közvetlenül a házba, futólapátozata a forgórész dobjára épített.
  • Minthogy a fokozatok nyomásesésének mintegy fele jut az álló-, fele pedig a futólapátozatra, a forgórészre kb. akkora tengelyirányú erő hat, mint amekkora egy, a lapátozat középátmérőjével azonos dugattyúra ugyanekkora nyomásesés következtében hatna.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

az akci s s a reakci s turbin k k zti differenci k szeml ltet se
Az akciós és a reakciós turbinák közti differenciák szemléltetése

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

t bbfokozat g zturbin k
Többfokozatú gőzturbinák
  • Curtis-turbina
  • Zoelly-turbina
  • Parsons-turbina

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

curtis turbina
Curtis-turbina
  • Akciós turbina sebesség-fokozatokkal.
  • Ez 2-3 sebességfokozatban alakítja át a gőz hőenergiáját mozgási energiává, és ezzel sikerült a kerületi sebességet lényegesen csökkenteni.
  • Energiaátalakulás itt nincs a lapátkeréken, csak a házhoz kötött, vagyis álló vezetőcsatornákban.
  • A Curtis-turbina hatásfoka még mindig elég rossz, ezért önálló egységként nemigen alkalmazzák, inkább más, több fokozatú turbina elé kapcsolják.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

zoelly turbina
Zoelly-turbina
  • Lényegében egylépcsős akciós turbinák sorba kapcsolása.
  • A ház belső tere annyi, egymástól elkülönített kamrára osztott, ahány járókerék van a turbinában.
  • A Zoelly-turbina elé rendszerint Curtis-kereket kapcsolnak.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

zoelly turbina1
Zoelly-turbina

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

parsons turbina
Parsons-turbina
  • C. A. Parsons angol mérnök 1884-ben mutatta be az első reakciós (réstúlnyomásos) turbináját, amelynek már csak 17000 1/min volt a fordulatszáma.
  • A veszteségek miatt – amelyek ismét a gőz hőtartalmát növelik – kicsi az egyes lépcsőkön a hőesés, ezért a Parsons-turbina sok fokozatból áll.
  • A sok lapátkoszorút célszerűen egyetlen dobon, az ún. Parsons-dobon helyezik el.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

parsons turbina1
Parsons-turbina

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbin k magyar zata newton t tel vel
A gőzturbinák magyarázata Newton-tételével
  • Akciós turbina - Newton II. törvénye (a dinamika alaptétele):
    • Egy pontszerű test lendületének (impulzusának) a megváltozása egyenesen arányos és azonos irányú a testre ható, 'F' erővel.
    • Az arányossági tényező megegyezik a test 'm' tömegével.

dI/dt = az impulzus változása egységnyi idő alatt (más szóval az impulzus idő szerinti első deriváltja)

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbin k magyar zata newton t tel vel1
A gőzturbinák magyarázata Newton-tételével
  • A következő helyettesítéssel élve:

Newton II az alábbi alakot veszi fel:

Az mv egy szorzatfüggvény amely az alábbi szabály szerint deriválható:

(fg)’ = f’g + fg’.

A dv/dta korábbi előadások alapján egy foronómiai függvény, amely a gyorsulással egyenlő.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbin k magyar zata newton t tel vel2
A gőzturbinák magyarázata Newton-tételével
  • Reakciós turbina - Newton III. törvénye

(a hatás-ellenhatás törvénye):

    • Két test kölcsönhatása során mindkét testre azonos nagyságú, egymással ellentétes irányú erő hat.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a t bbfokozat akci s turbina
A többfokozatú akciós turbina
  • A szabályozófokozat szervesen csatlakozik a többi fokozathoz.
  • Különálló szerepét többnyire csak az jelzi, hogy közte és a többi fokozat között hézag van, hogy a kerületnek esetleg csak egy részén beömlő gőz a többi, a teljes kerületen állólapátozással rendelkező fokozatokra eloszoljék.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

slide32

Akciós turbina

  • 1- szabályozófokozat futólapátrácsa;
  • 2- a többi fokozat;
  • 3- a szabályozófokozat vezetőlapátozása (fúvókái),
  • 4- szabályozószelepek;
  • 5- kiegyenlítő dob;
  • 6- tömszelencék

Többfokozatú turbinák

Reakciós turbina

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a t bbfokozat reakci s turbin k
A többfokozatú reakciós turbinák
  • Akciós szabályozófokozata a többi fokozattól jobban elkülönül, azoknál rendszerint nagyobb átmérőjű.
  • Futólapátozása külön tárcsán (keréken) van, amely a ház kiöblösödésében (kerékszekrényben) forog.
  • A reakciós gőzturbinák egyik jellegzetes eleme a kiegyenlítődob (a 82b ábrán az 5 elem).
  • Ez a forgórészen levő, reakciós lapátozat középátmérőjével kb. egyenlő átmérőjű, labirintozott henger, amelyre ugyanez a nyomáskülönbség hat (de ellenkező irányban), mint a reakciós lapátozatra.
  • Szerepe az, hogy a reakciós fokozatcsoport(ok)ra ható tengelyirányú erőt kiegyenlítse.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

vegyes rendszer turbin k
Vegyes rendszerű turbinák
  • A korszerű gőzturbinákat ún. vegyes rendszerben építik meg, a nagynyomású rész akciós, a kisnyomású rész pedig reakciós.
  • Így a legkisebbek ugyanis a résveszteségek.
  • A ma készülő gőzturbina annál gazdaságosabb, minél nagyobb egységekben épül.
  • Ma már világszerte általában GW teljesítményű egységek is készülnek és üzemben vannak.
  • Amíg a Laval-turbina gazdasági hatásfoka volt, addig a mai nagy teljesítményű gőzturbináké kb. 70…80%.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

h er g pek gazdas gi hat sfoka
Hőerőgépek gazdasági hatásfoka

indikált hatásfok

termikus hatásfok

mechanikai hatásfok

hasznos hőesés

elméleti hőesés

beömlő gőz abszolút hőmérséklete

kiömlő gőz abszolút hőmérséklete

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbina indik lt teljes tm nye
A gőzturbina indikált teljesítménye

indikált hatásfok

az elhasznált gőz tömegárama

elméleti adiabatikus hőesés

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a rankine ciklus t s diagramja
A Rankine-ciklus T-s diagramja
  • 1-2 folyamat: A nagynyomású és magas hőmérsékletű száraz gőz a gőzturbinában expandál. A gőz nyomása és hőmérséklete csökken. A gőz nyomása végül atmoszférikusnál kisebb lesz (vákuum), a gőz egy része lecsapódik: nedves gőz lép ki a turbinából.
  • 2-3 folyamat: A nedves gőz felületi kondenzátorba jut és ott állandó nyomáson lehül és teljes egészében lecsapódik (folyékony vízzé kondenzálódik). A gőz nyomását és hőmérsékletét a kondenzátor hűtővizének hőmérséklete határozza meg.

Nukleáris és gőzturbinás erőművekben is alkalmazzák.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a rankine ciklus t s diagramja1
A Rankine-ciklus T-s diagramja
  • 3-4 folyamat: A tápszivattyú a munkaközeg nyomását a frissgőz nyomására emeli és benyomja a kazánba.
  • 4-1 folyamat: A kazánban a nagynyomású víz felforr, gőzzé változik, majd a kazán túlhevítő részében túlhevül: túlhevített száraz gőzzé változik, és a körfolyamat ismétlődik elölről.

Nukleáris és gőzturbinás erőművekben is alkalmazzák.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

g zturbin s er m
Gőzturbinás erőmű

Gőzturbinás erőmű.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

g zturbin k2
Gázturbinák

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

g zturbin k3
Gázturbinák
  • Gázturbinának azt a hőerőgépet nevezik, amely gáz halmazállapotú munkaközeggel, az egész körfolyamatot megvalósítva, legfőbb elemeiben áramlástechnikai elven működik.
  • Ez olyan erőgép, amely csak adott nyomású és hőmérsékletű gázt expandáltat: expanziós turbina; a gázturbina a körfolyamatnak minden elemét tartalmazza.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

g zturbin k4
Gázturbinák
  • A dugattyús rendszerű gázgépekkel szemben a gázturbinának csak forgó alkatrészei vannak, amely konstrukciós és üzemtani szempontból kedvező.
  • Nagy előnye még a teljesítményre vonatkoztatott kis fajlagos tömeg, amely alkalmassá teszi járművek hajtására.
  • A gázturbinák hatásfokát elsősorban a turbókompresszor hatásfoka rontja.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

g zturbin k5
Gázturbinák

FlexAero LM6000-es gázturbina - ilyenből tizenkét darabot szállított a közelmúltban a General Electric az izraeli Dorad villamos erőműbe.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbin k technol giai alkalmaz sai
A gázturbinák technológiai alkalmazásai
  • Az energiaipar: mérsékelt teljesítményre; szakaszos üzemre (csúcserőmű), vízben szegény vidék esetére;
  • Agépjárművek hajtása: igen kis fajlagos tömegű; rövid ideig tartó nagy teljesítmény követelménye esetén (repülőgépek, hadihajók, harckocsik, mozdonyok, különleges gépkocsik);
  • Egyéb célokra, ahol az energiaszolgáltatás kis fajlagos tömeg és gyors üzemkészség mellett rövid időre szükséges (tartalék energiaforrás, tűzoltófecskendő).

Hátránya a nagy hőmérséklet és a rossz hatásfok (15…45%).

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

nyitott rendszer g zturbina
Nyitott rendszerű gázturbina
  • A nyitott rendszernél az égőkamrába levegőt komprimálnak és ehhez tüzelőanyagot adagolnak, majd az így kapott keveréket villamos szikrával meggyújtják.
  • A nagy sebességű égéstermékek 900…1000 K hőmérsékleten áramlanak a turbina lapátjaira, amelyek hőálló ötvözött acélból készülnek és ott expandálva munkát végeznek.
  • A turbinából a hőcserélőn át a szabadba áramlanak az égéstermékek.
  • A hőcserélőben a kompresszorból jövő friss levegőt előmelegítik.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

z rt rendszer g zturbina
Zárt rendszerű gázturbina
  • A zárt körben levegő kering, amely az égéskamrában a falon át veszi fel a hőenergiát, majd a továbbiakban a lapátokra áramlik, expandál és munkát végez.
  • Ezután a hőcserélőn át a kompresszorba kerül, amely ismét az égéskamrába nyomja, majd a folyamat kezdődik elölről.
  • A zárt rendszerű gázturbina, mint nagy teljesítményű stabil gép, vetélytársa a gőzturbinának.
  • Szerkezete egyszerűbb, mert pl. a tápvíz előkészítését biztosító berendezések elmaradnak.
  • Nagy előnye, hogy igen rövid idő alatt üzembe helyezhető.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbin k elvi v ltozatai
A gázturbinák elvi változatai
  • 1- égőkamra;
  • 2- turbina;
  • 3- kompresszor;
  • 4- hőcserélő;
  • 5- generátor;
  • 6- hűtő

Nyitott rendszerű

Zárt rendszerű

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

alternat v g zturbina
Alternatív gázturbina

A turbina sajnos lemaradt, a mellékelt ábrán csak az expanziós folyamat látható! 

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

egytengely er m vi g zturbina
Egytengelyű erőművi gázturbina
  • A kompresszor, a gázturbina és a generátor egy tengelyen van a villamos indítómotorral.
  • Ez utóbbi indításkor forgásba hozza a tengelyt, majd a kompresszor által összesűrített levegő a tüzelőtérbe kerül, ahova az üzemanyag szivattyú szállítja, amellyel a folyékony üzemanyagot a tüzelőtérbe porlasztják.
  • A villamos szikrával begyújtott keverék égésterméke a gázturbinára kerül, amelyen munkát végez, azaz nagy nyomatékkal forgatja a tengelyt.
  • Ez a kompresszort és a villamos áramot termelő generátort is hajtja.
  • Az indítómotor a gázturbina beindulása után lekapcsolódik a rendszerről.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

g zturbin k kompresszorai
Gázturbinák kompresszorai
  • A gázturbinák fontos eleme a kompresszor.
  • Kezdetben radiálkompresszort, később axiálkompresszort alkalmaztak.
  • Az axiálkompresszor célszerűbb, különösen repülőgépeken, mert a turbina nagy radiális méretei, amelyek áramlástani szempontból kedvezőtlenek, ennél a megoldásnál nagymértékben csökkenthetők.
  • A hosszméret növekedése áramlástani szempontból nem hátrány.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

egytengely er m vi g zturbina1
Egytengelyű erőművi gázturbina

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a nyitott munkafolyamat g zturbin k elrendez si v ltozatai
A nyitott munkafolyamatú gázturbinák elrendezési változatai

K- kompresszor; É- égőkamra (tüzelőtér);

T- turbina; G- villamos generátor

Egytengelyű

Kéttengelyű

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

egytengely g zturbina
Egytengelyű gázturbina
  • Egyrészes kompresszorával főleg csak mérsékelt nyomásviszonyra jó;
  • készülhet hőcserélős és anélküli kivitelben.
  • Villamos szinkrongenerátor hajtására főleg csak a villamos hálózat csúcsterhelések vitelére szolgáló, ún. csúcserőműben jó.
  • Felépítése ugyanis egyszerű, ezért beruházási költségei kicsik.
  • Üzemköltségei viszont kevésbé kedvezőek, mert a hatásfoka részterhelésen – kis hőmérsékletű hőközlésen – gyenge. Az ilyen gázturbinát úgy célszerű a villamosenergia-rendszerbe kapcsolni, hogy ha üzemben van, teljes terheléssel járjon.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

k ttengely g zturbina
Kéttengelyű gázturbina
  • Nagynyomású T1 turbinája az egyetlen kompresszort, kisnyomású T2 „munkaturbinája” a munkagépet hajtja.
  • Nagy előnye, hogy kompresszorának fordulatszáma és ezáltal gázszállítása a munkaturbina (és a hajtott gép) fordulatszámától függetlenül változhat a terheléssel.
  • A nagynyomású turbinarész, az égőkamra és a kompresszor együttese ilyenképpen a munkaturbinától független gázfejlesztő, amely szinte hasonlóan szolgáltat gázt a munkaturbina részére, mint a kazántápszivattyú és a kazán gőzt a gőzturbina részére.
  • Ha a munkaturbina állandó fordulatszámú szinkrongenerátort hajt, a teljesítmény a gázárammal változik, és így a hatásfok részterhelésen is kedvező lehet.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbin k
A gázturbinák
  • A gázturbinák versenyképessé, sőt igen előnyössé válásának egyik feltétele volt a nagy hőmérséklet (1050…1200°C) bevezetése.
  • A gázturbinák 1120°C gázhőmérséklettel elérhető hatásfoka 33…36%.
  • Az igen nagy gázhőmérséklet előnye nemcsak a puszta hatásfokjavulás, hanem az, hogy a nagyon nagy beömlő hőmérsékletű gázturbinának kiömlő hőmérséklete is olyan nagy, hogy ahhoz közbenső betüzelés nélkül lehet vízgőz közegű körfolyamatot kapcsolni.
  • Az ilyen kombinált körfolyamatú egység 49…52% hatásfokot nyújt, mert a gázturbina kiömlő gázainak hőjét az alsóbb hőmérséklettartományban is feldolgozza a vízgőzös résszel, amire a gázos rész képtelen.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

brayton joule ciklus
Brayton–Joule-ciklus

Gázturbinás erőművek esetében alkalmazzák.

A görbék által közrezárt terület a fajlagos energia.

  • A valóságos Brayton-Joule körfolyamat:
  • 1-2 folyamat: adiabatikus állapotváltozás - kompresszió,
  • 2-3 folyamat: izobár állapotváltozás - hőközlés,
  • 3-4 folyamat: adiabatikus állapotváltozás - expanzió, (turbina)
  • 4-1 folyamat: izobár állapotváltozás - hőleadás

Az entrópia közben nem változik!

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbina zemi jellemz i a turbina hossz nak f ggv ny ben
A gázturbina üzemi jellemzői a turbina hosszának függvényében
  • p- nyomás;
  • T- hőmérséklet;
  • v-sebesség

Magyarázat a köv. dián.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbina zemi jellemz i a turbina hossz nak f ggv ny ben1
A gázturbina üzemi jellemzői a turbina hosszának függvényében
  • Az előző dia diagramjai a gázturbina üzemi nyomásának eloszlásáról, hőmérsékletéről és az áramló gáz sebességéről adnak tájékoztatást.
  • A diagramról az is leolvasható, hogy a gázturbina viszonylag kis nyomáson dolgozik.
  • Az áramló gáz sebessége ugyanakkor a fúvócsőben kb. a hangsebesség kétszereséig növekedhet.
  • Az is megfigyelhető, hogy a gázturbina legmelegebb része nem az égőkamra, hanem a járókerék és a fúvócső helyén van.
  • A gázturbina elméleti teljesítménye abból a elméleti adiabatikus hőesésből adódik, amely a turbina lapátjain lejátszódik.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbina h es se
A gázturbina hőesése
  • i – entalpia
  • s – entrópia
  • p - nyomás

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g zturbin k indik lt hat sfoka indik lt s effekt v teljes tm nye
A gázturbinák indikált hatásfoka, indikált- és effektív teljesítménye
  • A gázturbina elméleti teljesítménye abból a elméleti adiabatikus hőesésből adódik, amely a turbina lapátjain lejátszódik. A valóságos hőesés a belső súrlódási veszteségek miatt kisebb az elméletinél (94. ábra).
  • A valóságos és az elméleti hőesés ismeretében a gázturbina indikált határfoka:
  • Az indikált teljesítmény pedig:
  • Az mechanikai hatásfok ismeretében az effektív teljesítmény:
a szegedi g zer m m k d si elve
A Szegedi Gázerőmű működési elve

A sárga nyíllal jelölt folyamat a vízgőz körfolyamat.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

kombin lt ciklus er m vek
Kombinált ciklusú erőművek
  • A kombinált ciklus olyan termodinamikai körfolyamat, amely több egyszerű körfolyamatból áll.
  • A hőerőgépek a tüzelőanyag elégetéséből származó hőenergiának csak egy részét (általában 50%-nál kevesebbet) tudják hasznosítani. A hőenergia többi része veszteségként a környezetet melegíti.
  • Két vagy több megfelelően választott körfolyamat, például a Brayton–Joule-ciklus és a Rankine-ciklusegyüttműködése a rendszer összhatásfokát javítja.
  • A kombinált ciklusú erőműben egy gázturbina-generátor egység elektromos áramot termel, a gázturbinából távozó még meleg gázzal pedig, amely egyébként veszteséget jelentene, gőzt termelnek, ez gőzturbinát hajt, mely egy másik generátorral áramot termel.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a kombin lt ciklus er m elvi v zlata
A kombinált ciklusú erőmű elvi vázlata

5

Kombinált ciklusú erőmű:

1 - generátorok,2 - gőzturbina, 3 - kondenzátor,4 - tápszivattyú,5 - gőzkazán, 6 – gázturbina.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

a g z s a g zturbin s er m energetikai sszehasonl t sa
A gőz- és a gázturbinás erőmű energetikai összehasonlítása

K = Kazán, Tgo =Gőzturbina, Tga = Gázturbina, É = Égéstér, G = Generátor

E1 = kötött primer energiaforrás

Q = közölt hőmennyiség

W = munka

E2 = kimenő villamos energia

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

ny regyh zi kombin lt ciklus er m
Nyíregyházi Kombinált Ciklusú Erőmű
  • Magyarországon 2007-ben helyezték üzembe a csúcstehnológiájú Nyíregyházi Kombinált Ciklusú Erőmű Kft. telephelyén az első ilyen hazai erőművet. Az erőmű 47 MW villamos és 68 MW hőteljesítményt képes leadni igen kis kén-dioxid és nitrogén-oxid kibocsátás mellett. Az erőmű hatásfoka 89%.
    • A gázturbina generátorának kapocsteljesítménye maximum 32,7 MW
    • A gőzturbina generátorának kapocsteljesítménye maximum 22,3 MW
    • Névleges kiadott teljesítmény 47,1 MW
    • Maximális hőkiadás 68 MW, ebből
      • forróvíz 64 MW
      • gőz maximum 60 t/h
  • A gázturbinaHitachi gyártmányú 7280 1/min fordulatszámú gép.
  • A 17 fokozatú axiális kompresszor 28 bar nyomásra sűríti a levegőt, az égéstér után a gáz hőmérséklete 1300 C°, amely 3 fokozatú gázturbinát hajt. A gázturbina generátorát a Siemens készítette.
  • A gőzturbina Siemens SST 600 típusú, 9400 1/min fordulatszámú gép, fogaskerekes reduktoron keresztül hajtja meg az ugyancsak Siemens gyártmányú generátort.
  • A gőzturbina frissgőz-paraméterei: 45 bar/497 C°.

Debreceni Egyetem Műszaki Kar

slide67

Köszönöm figyelmüket!

Viszont látásra!

Debreceni Egyetem Műszaki Kar