Chu trình ranke

chu trình ranke

Ch ng 9:

Chu trình thi t b đ ng l c h i n c

Ü 9.1 Khái ni m chung

(Chu trình RANKINE)

Ü 9.3 Chu trình quá nhi t trung gian

Ü H i n c đ c s d ng trong các nhà máy nhi t đi n å I N N NG

9.2 Chu trình c b n c a thi t b đ ng l c h i n c

(Chu trình RANKINE)

Ü 1-2 : quá trình giãn n O N NHI T trong Tuabin: s 1 = s 2 sinh công w T

p.4

Ü S đ nguyên lý c a chu trình Rankine

3’

Lò h i

B m n c

Tuabin

Bình

ng ng

1

2

3

q 1

q 2

w T

w P

T

s

1

2 3

3’

p 1 > p 2

p 2

T i 3: l ng sôi x3 = 0

Ü 2-3 : quá trình ng ng h i å l ng sôi

NG ÁP trong Bình ng ng:

th i nhi t q 2

p 2 = p 3 = p s

T 2 = T 3 = T s

Ü 3-3’ : quá trình nén n c t áp su t p2 å p1 dùng b m nh n công w

p

Ü 3’-1 : quá trình gia nhi t NG ÁP trong lò h i p 3’ = p 1 nh n nhi t q 1

p 3 = p 2

p 3’ = p 1

s 3 = s 3’

Ü Nguyên t c tính toán

B c 1: Quan tr ng nh t là ph i v đúng đ th T-s t các d li u c a đ bài

B c 2: T đ th T-s hi u đ c các các đi m 1, 2, 3 và 3’ n m trong vùng

nào c a h i n c:

- H i bão hòa m ??

- L ng sôi (x = 0) ??

- H i bão hòa khô (x =1) ??

T

s

x = 1

x = 0

x = c ons t

- H i quá nhi t ??

- L ng ch a sôi ??

B c 3: tra b ng h i n c t ng ng đ tính các thông s tr ng thái t i 1, 2, 3, 3’

N c ch a sôi và h i quá nhi t N c và h i n c bão hòa

B c 4: T các thông s i 1 , i 2 , i 3 , i 3’ đã xác đ nh å tính q 1 , q 2 , w T , w p

Kh o sát chu trình thi t b đ ng l c h i n c nh hình v Bi t: nhi t đ và

áp su t c a h i tr c khi vào tuabin là t = 500oC và p = 120 bar, áp su t

c a h i sau khi ra kh i tuabin là p = 0.045 bar…

p1 = 120 bar B ng n c và h i

o C

1 là tr ng thái h i quá nhi t

B ng n c ch a sôi và

h i quá nhi t i1 , s1

s

T

1

2 3

4

p 1 > p 2

p 2

T đ bài suy ra:

t1 = 500 o C

p1 = 120 bar

p2 = 0.045 bar

B ng n c và h i

do kg kJ s

/ 431 8

/ 4507 0 2

2

=

′′

=

′

p2 = 0.045 bar (s2 = s1 )

khô

2 2

2 2 2

s s

s s x

′

−

′′

′

−

= i2 = (1− x2) i2′ + x2i2′′

i m 4:

i m 3: i3 = i’2

s3 = s’2

s4 = s3

p4 = p1

* Ví d 1: “ Bài 4 trong đ thi KT cu i HK I ngày 15/1/2006” ( s 3)

Chu trình Rankine lý t ng làm vi c v i h i bão hòa, áp su t h i vào tuabin

p1 = 8 MPa, h i ra kh i tuabin vào bình ng ng có áp su t p2 = 0.008 MPa …

T

s

1

2 3

3’

p 1 > p 2

p 2

Vì chu trình làm vi c v i h i bão hòa

1 n m trên đ ng h i bão hòa khô

p1 = 8 MPa = 80 bar i1 = i1′′= 2758 kJ /kg

do kg kJ s

s1 = 1′′ = 5.745 /

i m 2: p2 = 0.08bar

1

2 s

2

i m 3: l ng sôi cùng áp su t v i đi m 2:

2

3 p

2

3 i

i = ′

2

3 s

Tra b ng

i3’

1 '

3 p

3 '

3 s

Ho c tính i3’ theo pt: i3' = i3 + v3 (p3' − p3)

* Ví d 2: ví d 9.2 trong sách “Nhi t đ ng l c h c k thu t”

Ü Tính công , nhi t l ng và hi u su t nhi t c a chu trình

3’

Lò h i

B m n c

Tuabin

Bình

ng ng

1

2

3

q 1

q 2

w T

w P

Ü Công do 1 kg h i sinh ra t i Tuabin: w T = i1 −i2 (kJ /kg)

Ü Công tiêu hao cho 1 kg n c đi qua B m:

( 1 2) ( / )

3

3 '

3 3 3

' 3

kg kJ p

p v

p p

v i

i

w P

−

=

−

=

−

=

Ü Nhi t l ng do 1 kg h i c p vào t i Lò h i :

) / ( 3 1

' 3 1 1

kg kJ

i i

i i q

−

≈

−

=

(Chú ý: vì i3’ ~ i3 å wP r t nh so v i wT, nên

thu ng có th b qua công tiêu hao cho b m )

Ü Nhi t l ng do 1 kg h i n c th i ra ngoài t i Bình ng ng :

) / ( 3

2

2 i i kJ kg

Ü Hi u su t nhi t c a chu trình: ηt

a) N u tính c công tiêu hao c a

b m n c:

3’

Lò h i

B m n c

Tuabin

Bình

ng ng

1

2

3

q 1

q 2

w T

w P

( ) ( )

' 3 1

3 ' 3 2

1 1 1

i i

i i

i i q

w

t

−

−

−

−

=

−

=

η

b) N u b qua công tiêu hao c a b m n c:

3 1

2 1 '

3 1

2 1 1

1

i i

i i i

i

i i q

w

−

≈

−

−

=

=

η

Ü N u g i G (kg/h) là l ng h i di chuy n trong chu trình trong m i gi

Công su t Tuabin là: N T G w G(i i ) ( )kW

3600 3600

2 1

=

=

Ü Su t tiêu hao h i (l ng h i c n thi t đ s n xu t

* Ví d 3: “ Bài 4 trong đ thi KT cu i HK I ngày 15/1/2006” ( s 3)

Kh o sát chu trình thi t b đ ng l c h i n c nh hình v Bi t: nhi t đ và áp su t

c a h i tr c khi vào tuabin là t = 500 o C và p = 120 bar , áp su t c a h i sau khi ra

kh i tuabin là p = 0.045 bar L u l ng h i tu n hoàn G = 100 t n/h

- Tính hi u su t nhi t c a chu trình ? (B qua công b m)

- Tính l u l ng n c gi i nhi t cho bình ng ng n u bi t đ chênh nhi t đ n c vào và ra bình ng ng là 6 o C

T

1

2 3

4

p 1 > p 2

p 2

T ví d 1 å xác đ nh đ c các thông s tr ng thái c a các đi m 1, 2, 3, 4

Hi u su t nhi t c a chu trình (B qua công b m) là:

3 1

2 1

i i

i i

−

=

η

L u l ng n c gi i nhi t cho bình ng ng là:

( )

h

kg T

i i G T

c

Q Q

n n

pn

* 186 4

3 2 2

Δ

−

= Δ

=

Chu trình Rankine lý t ng làm vi c v i h i bão hòa , áp su t h i vào tuabin p1 = 8 MPa ,

h i ra kh i tuabin vào bình ng ng có áp su t p2 = 0.008 Mpa, công su t sinh ra c a thi t b

N = 100 MW Xác đ nh:

a) Hi u su t nhi t c a chu trình

b) H s t l n ng l ng t dùng

c) L u l ng h i vào tuabin (kg/h)

d) L ng tiêu hao nhiên li u trong 1 gi và l u l ng n c tu n hoàn làm mát bình ng ng

n u nhi t đ n c vào tv=15 o C và n c ra kh i bình ng ng tr=35 o C Lò h i s d ng là lò đ t

d u n ng có hi u su t ηL=90% và nhi t tr c a nhiên li u là QpH =10000 kcal/kg

T

s

1

2 3

3’

p 1 > p 2

p 2

T ví d 2 å xác đ nh đ c các thông s t i 1, 2, 3, 3’

a) Hi u su t nhi t c a chu trình n u tính c công b m:

( ) ( )

' 3 1

3 ' 3 2

1

i i

i i

i i

−

−

−

=

η

b) T l n ng l ng t dùng:

2 1

3 ' 3

i i

i i

w

w

T

p

−

−

= c) Công su t thi t b :

G

w w

G

3600

d) L ng tiêu hao nhiên li u 1h

h

kg Q

i i G Q

Q

η η

−

=

=

Hi u su t nhi t c a chu trình Rankine s t ng n u:

( c thêm trong sách)

s

a) T ng áp su t h i

vào tuabin : p1

b) T ng nhi t đ

h i vào tuabin: T1

c) Gi m áp su t h i

ra kh i tuabin: p2

9.3 Chu trình quá nhi t trung gian

- Bi n pháp giúp t ng hi u su t nhi t c a chu trình

q 2

3’

Lò h i

B m n c Bình ng ng

1

2

3

w P

6 7

T

s

1

2 3

3’

p 1 > p 6

p 2

p 6 = p 7

6

7

1-6: h i giãn n đo n nhi t trong tuabin cao áp å áp su t gi m t p1 xu ng p6

* Có thêm 2 quá trình:

i m 6 có tính ch t s6 = s1 6-7: h i đ c gia nhi t đ ng áp t i b quá nhi t trung gian

i m 7 có tính ch t p7 = p6

Ü Tính công , nhi t l ng và hi u su t nhi t c a chu trình có

quá nhi t trung gian:

q 2

3’

Lò h i

B m n c Bình ng ng

1

2

3

w P

6 7

Ü Công do 1 kg h i sinh ra t i Tuabin:

) / ( ) (

)

2

w

w T = T + T = − + −

Ü Công tiêu hao cho 1 kg n c đi qua B m:

( 1 2) ( / )

3

3 '

3 3 3

' 3

kg kJ p

p v

p p

v i

i

w P

−

=

−

=

−

=

(Chú ý: vì i3’ ~ i3 å wP r t nh so v i wT, nên

thu ng có th b qua công tiêu hao cho b m )

Ü Nhi t l ng cung c p cho 1 kg h i : q1 = (i1 −i3') (+ i7 −i6) (kJ /kg)

Ü Nhi t l ng th i cho 1 kg h i t i bình ng ng: q2 = i2 −i3 (kJ /kg)

Ü Hi u su t nhi t c a chu trình có quá nhi t trung gian: ηt

q 2

3’

Lò h i

B m n c Bình ng ng

1

2

3

w P

6 7

a) N u tính c công tiêu hao c a

b m n c:

( ) ( ) ( )

(61 3'7) (27 63)' 3

1

1

2 1

i i i

i

i i

i i i

i

q

w w

t

− +

−

−

−

− +

−

=

−

+

=

η

b) N u b qua công tiêu hao c a b m n c:

( ) ( ) (11 63) (77 62)

1

2 1

i i i

i

i i i

i q

w

− +

−

≈

+

=

η

Ü N u g i G (kg/h) là l ng h i di chuy n trong chu trình trong m i gi

Công su t Tuabin là: N T G(w T w T ) G(i i i i ) ( )kW

3600 3600

2 7 6 1 2

=

+

=

Ü Su t tiêu hao h i (l ng h i c n thi t

đ s n xu t 1 kWh đi n n ng là: d = i −i3600+ i −i kg / kWh

* Ví d 5: “ Bài 1 trong đ thi KT cu i HK ngày 12/6/2005” ( s 1)

Yêu c u: 1/ T l p trình t xác đ nh các thông s các đi m

2/ Vi t ra các công th c tính công tuabin, nhi t cung c p, nhi t th i, l ng n c qua bình ng ng

3/ i chi u k v i đáp án

p.16