Въпрос за централи? 29 мнения

[Antonii]

То по вашата логика, на никой не трябва да му се обяснява нищо.
Част от обучението е събирането на информация по даден въпрос от външни източници.
Дали тези източници са форуми, библиотеки и т.н. е въпрос на въображението на дадения индивид, по този начин се развиват доста допълнителни умения.

[torbalan]

То по вашата логика, на никой не трябва да му се обяснява нищо.
Част от обучението е събирането на информация по даден въпрос от външни източници.
Дали тези източници са форуми, библиотеки и т.н. е въпрос на въображението на дадения индивид, по този начин се развиват доста допълнителни умения.

Напълно съм съгласен, че трябва да се обяснява.

Доколкото имам възможност и познания - опитвам се да обясня. Знам, че не е абсолютно точно но насоките, които давам са правилни. Точните формули ги има във всеки учебник.

[Hursa]

Термичен КПД на турбина ...

Термичното КПД е за обратим цикъл, по който работи контура. Например за кондензационна турбина с прегряване на парата (каквито най-често се ползват и за топлоснабдяване), без промеждутъчно паропрегряване. Всички процеси се считат обратими (идеални) – извършващи се върху/от неизменно количество (например един килограм) “работно тяло” – в случая пара и вода.
Ако трябва да се опише цикъла, принципно няма значение от къде се започва – нека е от кондензата на изхода от кондензатора .
- Кондензатни и питателни помпи повишават последователно налягането (изоентропийно – без загуби) от рк (налягането в кондензатора) до р0. При това температурата на водата се повишава, но относително “незначително” (по-сравнение с общото изменение на температурата в цикъла).
- Водата при постоянно налягане р0 (тъй като процеса се счита идеален, няма хидравлични и термични загуби) – постъпва в котела (или парогенератора) където се нагрява до температурата на кипене (съответстваща на това налягане), изпарява се и се прегрява (всичко при постоянно налягане - изобарен процес) до температура t0.
- Прегрятата пара с налягане р0 и температура t0 постъпва (без загуби) в турбината. Там се разширява (изоентропийно) до налягане рк и постъпва в кондензатора.
- В кондензатора при постоянно налягане кондензира (изобарен процес) – и цикъла се “затваря”.
Това е така наречения “цикъл на Ренкин” (Rankine – шотландски физик, учил съм го като “Ренкин”, но съм го срещал да го четат и по други начини) за парна турбина (парна машина) без промеждутъчно подгряване.
Термичното КПД на идеална кондензационна паротурбинна установка (без загуби в турбината и не само) работеща по цикъл на Ренкин (без пром прегряване) е равен на отношението на работата в цикъла отнесена към подведената към работното тяло топлина.
Топлината подведена към единица (кг например) от работното тяло в котела (парогенератора)
q0 = h0 – hпв
където h0 – енталпия на работното тяло (прегрятата пара в случая) на изхода от котела; hпв – енталпията на работното тяло – т. н. питателна вода – след питателни помпи, на входа в котела.
Прибавяйки и изваждайки енталпията на кондензата получен от кондензатора h’к, може да се запише
q0 = (h0 – h’к) – (hпв – h’к)
За работата в цикъла
aц = aт – aп = (h0 – hкt) – (hпв – h’к)
където aт = (h0 – hкt) – работата, която може да извърши единица маса пара в „идеалната“ турбина (наричана „разполагаем топинен пад“); hкt – енталпия на парата в края на процеса на разширение в „идеалната“ турбина; aп = (hпв – h’к) – работата, която помпите (кондензатни и питателни) отдават на единица маса от работното тяло при преноса и повишаване на налягането от рк до р0.
Така за термичното КПД може да се запише
КПДt = (aт – aп)/q0 = ((h0 – hкt) – (hпв – h’к))/((h0 – h’к) – (hпв – h’к))
aп = (hпв – h’к) – работата на помпите вложена в цикъла в идеала се получава и реализира от турбината (подобно на компресирането на газовете на такта на сгъстяване и обратното получаване на тази енергия при разширението им при работния такт в ДВГ). Тя е относително много малка по сравнение с работата получена от турбината, както и по сравнение с енергията получавана в цикъла от котела.
Поради това за КПДt може да се запише
КПДt ≈ (h0 – hкt)/(h0 – h’к)
Наричат го още абсолютно КПД на идеалния цикъл на паротурбинната установка.
В реалната турбина процеса на разширения в нея, разбира се, не е идеален, не е изоентропиен. Свързан е със загуби, както в резултат на триенето между парата и диафрагмите, между парата и работните лопатки на ротора, също. Има и протечки на пара над работни лопатки, така тази енергия не се оползотворява в конкретната степен на турбината. Поради това енталпията на работното тяло на изхода от турбината не е hкt, а по голяма – hк. Така (h0 – hк) – т. н. “използван топлинен пад” от “разполагаемия”, а следователно действителната отдавана работа от турбината атi е по-малка от теоретичната – aт. Отношението
КПД0i = aтi/ат = (h0 – hк)/(h0 – hкt)
наричат “относително вътрешно КПД” на турбината. Може да се запише и така
КПД0i = Рi/Р0
където Рi – вътрешната мощност, Р0 – “разполагаемата” мощност на идеалната турбина
КПДi = aтi/q0 ≈ ((h0 – hкt) * (h0 – hк))/((h0 – h’к)) * (h0 – hкt)) = КПДt * КПД0i
наричат “абсолютно вътрешно КПД” на турбината.
Не цялата мощност развивана от турбината, може да се отдаде като механическа от вала и. Част от нея се губи за преодоляване на механически загуби.
КПДм = Pе/Pi
е механическото КПД на турбината, а Ре е ефективната механична мощност на вала и.
КПД0е = Pе/Р0 = (Рi * Ре)/(Р0 * Рi) = КПД0i * КПДм
наричат “относително ефективно КПД”.
Отношението на ефективната мощност към топлината предадена на работното тяло в парогенератора за единица време - наричат “абсолютно ефективно КПД”
КПДе = Ре/(q0 * G) = (Рi * Ре)/( q0 * G * Рi) = КПДi * КПДм = КПДt * КПД0i * КПДм
където G масовия разход на работно тяло (пара в случая, в кг/с напимер), а
КПДi = Рi/(q0 * G) = ((h0 – hк) * G)/(q0 * G).
Електрическата мощност на изводите на генератора Рел е по малка от ефективната мощност на турбината Ре поради електрическите, ел магнитните, механическите и др. загуби в него. Така КПД на електрическия генератор
КПДел.г = Рел/Ре.
Отношението на електрическата мощност получавана от генератора към мощността на идеалната турбина наричат “относително електрическо КПД”
КПД0ел = Рел/Р0 = (Рел * Ре * Рi)/( Ре * Рi * Р0) = КПДел.г * КПДм * КПД0i.
Отношението на електрическата мощност към количеството топлина предадена на работното тяло за единица време наричат “абсолютно електрическо КПД”
КПДел = Рел/(q0 * G) = (Ре * Рел)/(q0 * G * Ре) = КПДе * КПДел.г = КПДt * КПД0ел = КПДt * КПД0i * КПДм * КПДел.г.
И това не е всичко. Има загуби в контура, които не влизат в горните.
Например има хидравлични и топлинни загуби в паропроводите между котела и турбината. В самия парогенератор - също. Има хидравлични загуби и на вход в турбината – от регулиращи (и стопорни) клапани. Това снижава енталпията на парата подавана към турбината. Има загуби и на изхода от нея – а това увеличава енталпията на работното тяло на изхода и. Има и неголямо „преохлаждане“ на кондензата, на изхода от кондензатора. Има и топлинни загуби през корпуса на турбината. Налягането на изхода от питателни помпи, обикновено е значително по-голямо отколкото налягането на вход в турбината, а това увеличава приноса на помпите в цикъла, макар все пак значението им като цяло да може да се пренебрегне по отношение на термичното КПД. Т. е. могат да се разпишат поне още 5 и повече съставляващи (КПДта) със сравнимо влияние на споменатите други – освен термичното.
Изписаното е за сравнително опростена паротурбинна установка, без промеждутъчен паропрегрев и без регенеративни топлообменици.
Всичко това го изписах за да се види какъв е относителния дял на термическото КПД на цикъла (въпреки, че е за “идеална” турбина). Повишението му се достига, посредством разширение пределите на топлинния процес. Чрез увеличение разликата между температурите – увеличение температурата на подвежданата към цикъла топлина в котела и понижение температурата на отвежданата от цикъла топлина в кондензатора (както и на съответните налягания).
Например: Електрическото КПД на турбинния цикъл (на „втори“ контур) в АЕЦа е около 33% (в зависимост от условията).
Термичното КПД на идеалния цикъл на Карно е пределно. КПД на която и да е топлинна машина не може да превъзхожда КПД на идеална топлинна машина, работеща по цикъла на Карно със същите температури на топлонагревателя (парогенератора - в случая) и топплоприемника (кондензатора – в случая). Поради тази причина при оценката на горната граница на ефективността на топлинната машина цикълът на Карно е важен за теорията на топлинните двигатели. Цикъла на Карно се състои от две адиабати (изотропи) и две изотерми.
(Идеалният цикъл на Ренкин (за парната турбина) се състои от две изотропи и две изобари. Но изобарите при изпарение и кондензация се явяват и изотерми (протичат при постоянна температура).
А за цикъла на идеалната турбина без паропрегряване на парата – какъвто е процеса за турбините на АЕЦ с реактори от типа ВВЕР (PWR) за парата на вход в турбината, може да се смята, че е приближение до някаква степен на цикъла на Карно.)
КПД на цикъла на Карно
КПД = (Т1 – Т2)/Т1
където Т1 – температура на нагревателя в Келвини, Т2 – температура на топлоохладителя, също в Келвини.
Пресмятаме КПД на цикъла на Карно за температурата на „свежата пара“ на вход и осреднената годишна разчетна температура (за разчетното налягане) в кондензатора за турбина на АЕЦ “Козлодуй”
КПД = ((274.3 – 28)/( 274.3 + 273,16))* 100% = 44.8%
Т. е. термичното КПД за цикъла на турбината в АЕЦа е под 44%. Абсолютно електрическо КПД 33%. А това означава, че произведението на всичките описани КПД (както и споменатите, но не разписани) е над 75% (т. е. всяко едно е около и над 90%). А следователно приноса на термичното КПД, към общото КПД на блока е много по-голямо. То определя съвършенството на теоретичния цикъл, а всички останали – съвършенството на практическата реализация и съвършенството на турбината.
Но всичко това не дава отговор на въпроса:
„Защо термичният к.п.д. на цикъла в централи за комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия е по-висок от този в централи, предназначени само за производство на електрическа енергия?“
Термичното КПД на кондензационна турбина (без междинно паропрегряване) можем да разпишем и така
КПДt = ат/q0 = (q0 – qк)/q0 = (q0 – qк) * G/q0 * G = (Q0 – Qк)/Q0 = 1 - Qк/Q0
където qк (от еденица маса) и Qк е отдадената от работното тяло топлина в кондензатора, отдадената топлина при кондензацията на парата в него. Q0 = q0 * G и Qк = qк * G
За термичното КПД на турбина с комбинирано производство на електроенергия и топлинна енергия (от един отбор) – може да се запише
КПДt = (Gк * ат + Gтоп * (атоп + qтоп))/Q0 = (Gк * (q0 – qк) + Gтоп * ((q0 – qтоп) + qтоп))/Q0
КПДt = (Gк * (q0 – qк) + Gтоп * q0)/Q0 = (Q0 – Gк * qк)/Q0 = 1 – (Gк/G)*(Qк/Q0)
където
Gк – част разхода пара, който достига до кондензатора, Gтоп – част от разхода пара, който е постъпил в топлоотбора; G = Gк + Gтоп;
атоп – работата извършена от парата от входа до отбора (атоп = h0 – hтоп, hтоп – енталпия на парата в топлоотбора); атоп = q0 – qтоп; qтоп – топлината отдадена от единица маса работно тяло на топлопотребителя, топлината отдадена от единица маса пара при кондензацията и при температурата и налягането в топлоотбора.
Термичния КПД при комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия се увеличава благодарение на това, че топлинните загуби в кондензатора се намаляват на Gк/G.
Може да се разпише термичното КПД и ако топлоотборите са повече – например за турбините на „хилядниците“ в АЕЦа са два и се включва трети „пиков“, ако топлопотреблението е голямо. Може да се напише и какво ще е влиянието на другите споменати коефициенти включването на топлоотбор към турбината (например „подналягането“ в конденатора се подобрява), както и как ще се измени електрическата мощност. Но и без това стана прекалено много. И едва ли някой го вълнува темата.
Едва ли след толкова изписано ще е уместно да се пише и за „мокрите“ и „сухите“ градирни. Както и за „сухите“ градирни използвани за кондензатор.

[lov]

Чест и почитания за труда.Не знам от къде намери нерви да изнесеш цяла лекция

А сега остава да го препиташ какво е запомнил

[С 2 леви]

Остава само енергиен и ексергиен баланс да се направи и сме готови с целия ТЕЦ.

[Antonii]

Нема лошо, остава и някой да вземе да прочете написаното

[Hursa]

... и сме готови с целия ТЕЦ.

Да, има и други енергийни загуби, които не се отнасят към загубите в цикъла на паротурбинната установка, но съвсем не са за пренебрегване.
В котлите – загуби поради непълно изгаряне (доста по-значимо при котлите работещи на биомаса), топлозагуби с изходящите газове, топлозагуби и непълно изгаряне извеждани със „сгурията“, загуби от газодувки и вероятно още поне толкова за които не се сещам.
Има загуби свързани с ядрените реактори, но е много по-обемно да се разпишат.
Има значителни загуби и при паропроизводящите установки на слънчева енергия.
Има електроенергийни загуби – свързани с така наречените „собствени нужди“ на централата, за задвижване на електродвигателите на многобройните помпи, свързани както с контура на парната турбина, така и обслужващи ядрения реактор или паропроизводящата установка, котела, помпи подаващи охлаждаща вода към кондензаторите или само подвеждащи вода към централата. (Например помпи, които подават охладената вода от охладителните кули към кондензаторите на турбината. Но може и да е обратното – да подават нагрятата вода (може да не е чиста вода) от кондензаторите (абсорбирала топлината от кондензацията на работното тяло) към охладителните кули.) Загуби в силови трансформатори – също. Електрическата мощност на енергоблока обикновено го дават „бруто“, но трябва да се извадят всички тези електроенергийни разходи за да се получи енергията, която отдава към мрежата, „нетната“ му електропроизводителност.
Но има някой мощни съоръжения, които се задвижват с пара. И това е обикновено, значително по-ефективно енергийно. Но засяга споменатата ефективност на контура на турбогенератора. (Например в АЕЦа, т. н. питателни помпи, за блоковете на „хилядниците“, по две на брой, се задвижват от парни турбини. Захранвани - може да се каже от парен отбор на основната турбина (на турбогенератора). Тя работи с междинно паропрегряване, също така има и 7 регенеративни пароотбора, цикъла и се различава от опростения, който се опитах да опиша. Всяка е с мощност до 12 МВт, но при нормална работа (на блока) развиват мощност до около 10 МВт.) Има топлоабсорбционни или пароежекторни машини, също захранвани с пара.

[С 2 леви]

@Hursa
Много ти се радвам, да знаеш! Дипломирах се преди 20 години и още помня къф зор бяха топлотехниката и термодинамиката... Евала, жив и здрав да си! Върна ме в студентските години.

[qnkov]

Да, успях да събера няколко изречения, благодарения на вас и от нета. Не беше важно, но поне съм предал домашното. Не знам каква беше логиката в един от коментарите, да не се помага. Много е странна, това е като да отида на нова работа и никой да не ти обяснява нищо и да те гледа на криво. Виждал съм такова отношение от по-възрастни към други хора и само ги фулят отзад, "Да знае, какво прави тук".