BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ - me1.sakarya.edu.tr¶lüm10-2.pdf · ARA ISITMALI RANKİNE ÇEVRİMİ ARA ISITMALI RANKİNE ÇEVRİMİ Soru (10-33): Ara ısıtmalı Rankine çevrimine

23.11.2010

1

TERMODİNAMİK II

BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ

Sakarya Üniversitesi

Makine Müh. Böl. D-6 605

Esentepe Kampüsü 54180

Serdivan-SAKARYA

Dr. Nezaket PARLAK

BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ

Güç elde etmek amacıyla : iş akışkanı (su)

çevrimde dönüşümlü olarak buharlaştırılır ve

yoğuşturulur.

23.11.2010

2

CARNOT BUHAR ÇEVRİMİ

Carnot çevrimi iki ısıl enerji deposu arasında elde edilebilecek

maksimum verimi veren teorik bir çevrimdir.

Gerçekte uygulanması mümkün değildir.

ÇÜNKÜ:

1) DÜŞÜK VERİM: Isı geçişleri çift fazlı akışkan

üzerinden gerçekleşir. Çıkılabilecek en yüksek

sıcaklık kritik nokta (Tsu-kr=374

C) ile sınırlıdır.

2) KURULUK DERECESİ: 3-4 aralığında izentropik

genişleme işlemi gerçekleşirken kuruluk derecesi

azalır ve sıvı tanecikleri türbin kanatlarına zarar

verir.

3) Yine 1-2 izetropik sıkıştırma işleminde sıvı-buhar

karışımının sıkıştırılması gerekmektedir. İki fazlı

akışkanı sıkıştıran bir kompresöre ihtiyaç

duyulur. Uygulaması zordur.

CARNOT BUHAR ÇEVRİMİ

Yandaki T-s diyagramında olduğu gibi

uygulamadaki bazı sıkıntılar giderilebilir.

FAKAT, doymuş sıvı akışkanın çok yüksek

basınçlara sıkıştırılması ve de değişen basınç

altında ısı geçişini sağlamak gibi diğer

problemler ortaya çıkar.

23.11.2010

3

RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİ

1-2 Pompada izentropik sıkıştırma

2-3 kazanda sabit basınçta ısı girişi

3-4 Türbinde izentropik genişleme

4-1 Yoğuşturucuda sabit basınçta ısı atılması


HESAPLAMALAR

Isı girişi:

Çevrimden atılan ısı:

Pompa işi:

Türbin işi:

Net iş:

Isıl verim:

23.11.2010

4


Soru(10-15): 210 MW gücünde bir buharlı güç santrali basit Rankine çevrimine göre çalışmaktadır. Buhar türbine 10 MPa basınç ve 500

C

sıcaklıkta girmekte ve yoğuşturucuda 10 kPa basınçta soğutulmaktadır. Çerimi T-s diyagramında göstererek;

a) türbin çıkışında buharın kuruluk derecesini,

b) çevrimin ısıl verimini,

c) buharın kütlesel debisini hesaplayınız.

Çözüm:

Tablo A-4, A-5 ve A-6


23.11.2010

5


GERÇEK BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMİNİN İDEAL BUHARLI GÜÇ

ÇEVRİMİNDEN FARKI

GERÇEK RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİ

Soru (10-22): Basit ideal Rankine çevrimine göre çalışan bir buharlı güç

santralinin net gücü 45 MW’tır. Su buharı türbine 7 Mpa basınç ve 500 C sıcaklıkta girmekte, yoğuşturucuda 10 kPa basınçta soğutulmaktadır.

Yoğuşturucuda suyu soğutmak için kullanılan göl suyunun debisi 2000

kg/s’ dir. Türbin ve pompanın izentropik verimlerini %87 alarak;

a) Çevrimin ısıl verimini,

b) Buharın debisini,

c) Soğutma suyunun sıcaklığındaki yükselmeyi hesaplayınız.

d) Çevrimin T-s diyagramında gösteriniz.

Çözüm:

23.11.2010

6

GERÇEK RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİ

RANKİNE BUHAR ÇEVRİMİNİN

VERİMİNİN ARTIRILMASI

Yoğuşturucu Basıncının Düşürülmesi

23.11.2010

7



Buharın Kızdırılması



Kazan Basıncının Yükseltilmesi ve ara kızdırma

23.11.2010

8

ARA ISITMALI RANKİNE ÇEVRİMİ


Soru (10-33): Ara ısıtmalı Rankine çevrimine göre çalışan buharlı bir güç santralinin net gücü 80 MW’ tır. Buhar, yüksek basınç türbinine 10 MPa basınç ve 500

C sıcaklıkta, alçak basınç türbinine ise 1 MPa ve 500

C ‘de girmekte; yoğuşturucudan 10 basınçta doymuş sıvı olarak çıkmaktadır. Türbinin ve pompanın izentropik verimleri sırasıyla &80 ve 95’ tir. Çevrimi T-s diyagramında göstererek;

a) türbin çıkışında kuruluk derecesini yada sıcaklığını,

b) çevrimin ısıl verimini,

c) Buharın kütlesel debisini hesaplayınız.

Çözüm:

23.11.2010

9



23.11.2010

10

ARA BUHAR ALMALI (REJENERASYON)

RANKİNE ÇEVRİMİ

Açık besleme suyu ısıtıcılı (Karışım odalı):


RANKİNE ÇEVRİMİ

Kapalı besleme suyu ısıtıcılı:

23.11.2010

11


RANKİNE ÇEVRİMİ

Soru (10-43) : Buharlı bir güç santrali, ideal ara buhar almalı Rankine

çevrimine göre çalışmaktadır. Buhar türbine 6 MPa basınç ve 450

C

sıcaklıkta girmekte, yoğuşturucuda 20 kPa basınçta yoğuşmaktadır.

Türbinden 0.4 MPa basınçta ayrılan buhar, açık besleme suyu

ısıtıcısında kazan besleme suyunu ısıtmak için kullanılmaktadır. Su

besleme suyu ısıtıcısından doymuş sıvı halinde çıkmaktadır. Çevrimi T-s

diyagramında göstererek,

a) kazandan geçen birim akışkan kütlesi için çevrimin net işini,

b) çevrimin ısıl verimini hesaplayınız.

Çözüm:


RANKİNE ÇEVRİMİ

23.11.2010

12


RANKİNE ÇEVRİMİ

BİRLEŞİK ISI-GÜÇ (KOJENERASYON)

ÜRETİMİ

Hem güç hem de proses için gerekli olan ısı enerjisini üreten

çevrimlerdir.

Enerjiden yararlanma oranı

23.11.2010

13


ÜRETİMİ

Soru (10-66): Su buharı bir birleşik ısı-güç santralinin türbinine 7 MPa ve 500

C’ de girmektedir. 30 kg/s olan buhar debisinin dörtte biri, 600

kPa basınçta türbinden ayrılarak ısıl işlemlerde kullanılmaktadır. Buharın geri kalanı, 10 kPa basınca genişlemektedir. Türbinde ayrılarak ısıl işlemlerde kullanılan buhar yoğuşturulduktan sonra sabit basınçta kazan besleme suyu ile karıştırılmakta ve karışım 7 Mpa kazan basıncına pompalanmaktadır. Borulardaki basınç düşüşü ve ısı kayıplarını göz ardı ederek ve türbinle pompanın izentropik olduğunu varsayarak; santralin net gücünü, ve enerjiden yararlanma oranını belirleyiniz.


ÜRETİMİ

23.11.2010

14


ÜRETİMİ

BİRLEŞİK GAZ-BUHAR GÜÇ ÇEVRİMİ

Brayton çevrimi (gaz türbini çevrimi ) ile Rankine çevriminin

oluşturduğu bileşik bir çevrimdir.

23.11.2010

15


Soru (10-74): Bir birleşik gaz-buhar çevriminde, Brayton çevriminin

basınç oranı 16 olup, Hava kompresöre 300 K sıcaklıkta 14 kg/s debi ile

girmektedir. Yanma odasından 1500 K sıcaklıkta çıkan gazlar türbinde

genişledikten sonra, bir ısı değiştiricisinde 10 MPa basınç ve 400

C

sıcaklıkta buhar üretiminde kullanılmaktadır. Yanma gazları ısı

değiştiricisinden 420 K sıcaklıkta çıkmaktadır. Üretilen buhar türbinde

15 kPa yoğuşturucu basıncına kadar genişlemektedir. Tüm sıkıştırma ve

genişleme işlemlerinin izentropik olduğunu varsayarak; çevrimin ısıl

verimini hesaplayınız.


Çözüm:

23.11.2010

16


Çözüm:


Çözüm:

Documents

BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ - me1.sakarya.edu.tr¶lüm10-2.pdf · ARA ISITMALI RANKİNE ÇEVRİMİ ARA ISITMALI RANKİNE ÇEVRİMİ Soru (10-33): Ara ısıtmalı Rankine çevrimine