Chuong 5 Chu trinh thiet bi dong luc hoi nuoc.pdf

1
CHƯƠNG 5
CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC
HƠI NƯỚC
1. Khái niệm chung
2. Chu trình Rankine
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM
GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN

2
1. Khái niệm chung
Sử dụng hơi làm môi chất
Chu trình thiết bị động lực hơi nước
Nhiệt năng Cơ năng

3

4
HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY – VNU HCM
Lecturer: Dr. Phan Thanh Nhan

7
Chu trình thiết bị động lực hơi nước
Chu trình thiết bị động lực hơi nước là chu trình chuyển nhiệt sang công với môi
chất làm việc là nước.
Nhiệt lượng được cung cấp từ quá trình cháy của nhiên liệu đốt: củi, than, dầu, khí
tự nhiên, năng lượng hạt nhân …
Chu trình gồm có 4 thiết bị chính:
Boiler (lò hơi )
steam turbine (tuabin hơi)
condenser (bình ngưng )
pump (bơm nước)
1. Khái niệm chung:

8
Chất thuần khiết: nước
Nhiệt Công Điện
BOILER
TURBINE
PUMP
CONDENSER
qin
wout
qout
win
1
3
4
2

9
Lò hơi:
Lò hơi là một thiết bị dung để sinh hơi, nhiệt
lượng được cung cấp từ quá trình cháy của
nhiên liệu đốt.
Nhiên liệu: gỗ, than, dầu, khí tự nhiên, năng
lượng hạt nhân …
Quá trình trong lò hơi: đẳng áp

10
Turbine hơi
Tuabin hơi là một thiết bị trích xuất năng lượng nhiệt từ hơi có áp suất cao và sử
dụng nó để thực hiện công cơ học trên trục quay.
Chuyển đổi thế năng của hơi nước áp suất cao, nhiệt độ cao thành động năng
Động năng tác động lên cánh turbine, chuyển đổi thành cơ năng
Qúa trình trong turbine: giãn nở đoạn nhiệt

11
Thiết bị ngưng tụ:
Thiết bị ngưng tụ được sử dụng để ngưng tụ dòng hơi, hơi ra khỏi turbine sẽ
được ngưng tụ lại thành lỏng.
Quá trình trong thiết bị ngưng tụ: quá trình đẳng áp
Bơm:
Bơm là thiết bị được dùng để vận chuyển dòng lưu chất lỏng bởi tác động bởi
ngoại lực, lưu chất lỏng từ áp suất thất đến vùng áp suất cao
Qúa trình trong bơm: quá trình đoạn nhiệt

12
2. Chu trình Rankine (chu trình cơ bản):
Chu trình cơ bản của chu trình thiết bị động lực hơi nước
1-2 quá trình nén đoạn nhiệt trong bơm nước cấp
2-3 quá trình hóa hơi đẳng áp trong lò hơi
3-4 quá trình giãn nở đoạn nhiệt trong turbine
4-5 quá trình ngưng tụ đẳng áp trong thiết bị ngưng tụ

13
Chu trình Rankine – có xét tới công bơm
Quá trình 1 → 2 Quá trình 2 → 3 Quá trình 3 → 4 Quá trình 4 → 1 Chu trình
bơm Lò hơi Tuabine TB Ngưng tụ Nhiệt cấp vào
Qo = G.(i3 – i2)
s1 = s2 p2 = p3 = po s3 = s4 p4 = p1 = pk
Q = 0 Qo = G.(i3 – i2) Q = 0 Qk = G.(i4– i1) Công chu trình
W = WTurbine – Wbơm
Wbơm = G.(i2 – i1) WTurbine = G. (i3 – i4)
Hiệu suất

14
Chu trình Rankine – có xét tới công bơm
Hiệu suất
Nhiệt lượng cung cấp cho lò hơi:
Nhiệt nhả ra của thiết bị ngưng tụ
Công sinh ra của turbine
Công tiêu hao cho bơm cấp
Công sinh ra của chu trình
Qo = G.(i3 – i2)
Qk = G.(i4– i1)
WTurbine = G. (i3 – i4)
Wbơm = G.(i2 – i1)
W = WTurbine – Wbơm

15
Chu trình Rankine – bỏ qua công bơm
Hiệu suất
Công tiêu hao cho bơm cấp khá bé so với công sinh ra của turbine,
nên có thể bỏ qua công bơm: Wbơm = 0
Do đó khi tính toán lấy i2 = i1

16
Gv (p2, t2, i2)
Cân bằng năng lượng tại lò hơi: giữa nhiên liệu đốt và hơi nước
+ nhiên liệu là nguồn cung cấp nhiệt lượng cho nước bới quá trình cháy của nhiên liệu đốt,
nước nhận nhiệt lượng đó thực hiện quá trình chuyển pha hóa hơi từ lỏng sang hơi.
+ HV: nhiệt trị của nhiên liệu đốt (heating value of fuel)
LÒ HƠI
Gf.HV.ηL = G.(i3 – i2)/1000
Qf = Gf.HV
Gv (p3, t3, i3)
Nhiệt lượng tổn thất
Qloss = Gf.HV.(1-ηL)
Gf Lưu lượng nhiên liệu đốt(kg/s)
Gv Lưu lượng hơi nước (kg/s)
ηL Hiệu suất lò hơi
HV Nhiệt trị của nhiên liệu (MJ/kg)
Nhiên liệu
Quá trình cháy
nhiên liệu
Nhiên liệu HV (MJ/kg)
Gasolin 44,4
Diesel 43,4
Butane (C4H10) 45,75
Than Anthracite 27

17
Cân bằng nhiệt của thiết bị ngưng tụ: trao đổi nhiệt giửa hơi nước của chu trình và nước giải
nhiệt:
+ hơi nước ra khỏi turbine sẽ ngưng tụ thành lỏng, nhiệt lượng nhả ra Qk = Gv.(i4 – i1)
+ nước giải nhiệt (ở điều kiện môi trường, từ song, suối, hồ, biển…) nhận nhiệt lượng
Qw = Gwa.cp.(twa-ra – twa-vào )
Gwa, twa-in Gwa, twa-out
Gv (p4, x4, i4)
Gv (p1, x1 = 0, i1)
CÂN BẰNG NHIỆT – NGƯNG TỤ
Gv(i4 – i1) = Gwacp(twa-out – twa-in)

18
3. Ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ đến chu trình
• Áp suất ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ
• Áp suất bay hơi trong lò hơi
• Quá nhiệt của dòng hơi

19
Vapor power cycles

20
Ví dụ 1: Khảo sát chu trình thiết bị động lực hơi nước cơ bản hoạt động với
các thông số sau:
✓Hơi vào tuabin có áp suất 100 bar, nhiệt độ 5000C
✓Bình ngưng làm việc ở áp suất 0,08 bar
✓Lưu lượng nước giải nhiệt cho bình ngưng là 104 m3/h, với độ chênh lệch
nước giải nhiệt vào và ra khỏi bình ngưng là 50C.
Khi tính toán có xét đến công tiêu hao cho bơm cấp.
Xác định:
a) Hiệu suất nhiệt của chu trình, nhiệt lượng nhả ra của thiết bị ngưng tụ
b) Nhiệt lượng cần cung cấp cho lò hơi và lượng tiêu hao nhiên liệu cho
chu trình. Biết lò hơi sử dụng dầu FO có nhiệt trị thấp là 9800 kcal/kg và
hiệu suất lò hơi là 90%.

21
Ví dụ 2: Khaûo saùt chu trình Rankine laøm vieäc vôùi caùc thoâng soá sau:
✓ Hôi vaøo tuabin coù p= 30 bar, t= 450 0C.
✓ Nhieät ñoä hôi vaøo bình ngöng hôi t = 40 0C.
✓ Naêng suaát loø hôi 30 taán/h
Khi tính toaùn coù xeùt ñeán coâng cuûa bôm caáp.
Xaùc ñònh:
a) Thoâng soá traïng thaùi taïi caùc ñieåm 1,2,3,4
b) Hieäu suaát nhieät cuûa chu trình.
c) Löu löôïng nöôùc caàn phaûi cung caáp ñeå giaûi nhieät cho bình ngöng. Bieát
ñoä cheânh leäch nhieät ñoä giöõa nöôùc vaøo vaø nöôùc ra khoûi bình ngöng laø 6 0C.
Cho nhieät dung rieâng cuûa nöôùc cpn =4,18 kJ/kgK

22
Ví dụ 3: Chu trình thiết bị động lực hơi nước làm việc với các thông số
như sau:
áp suất làm việc của lò hơi là 80 bar.
áp suất và độ khô của hơi nước sau khi ra khỏi tuabin lần lượt là 0,05
bar và 0,8.
Bỏ qua công tiêu hao cho bơm cấp,
Xaùc ñònh:
a) Hiệu suất nhiệt của chu trình
b) Lưu lượng nước giải nhiệt cho bình ngưng,
biết độ chênh lệch nước giải nhiệt vào và ra khỏi bình ngưng là 60C.
Cho công suất của tuabin là 40MW

23
HẾT CHƯƠNG 5

Chuong 5 Chu trinh thiet bi dong luc hoi nuoc.pdf

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Similaire à Chuong 5 Chu trinh thiet bi dong luc hoi nuoc.pdf

Similaire à Chuong 5 Chu trinh thiet bi dong luc hoi nuoc.pdf (20)

Plus de NguyninhVit

Plus de NguyninhVit (12)

Chuong 5 Chu trinh thiet bi dong luc hoi nuoc.pdf