10. előadás - DE Műszaki Kar

Report
ÁLTALÁNOS GÉPTAN
Előadó: Dr. Fazekas Lajos
Debreceni Egyetem
Műszaki Kar
10. Előadás
Hűtőgépek, Gőz- és Gázturbinák
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Hűtőgépek
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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 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 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
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 eszményi kompresszoros hűtőkörfolyamat 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 hűtő körfolyamat általános elvi
vázlata
•1- hűtő;
•2- kompresszor,
•3- hőleadó;
•4- expanziós szerkezet
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
A valóságos kompresszoros hűtőkörfolyamat
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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
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
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
Abszorpciós hűtőgépek közegpárosítása
Hűtőközegként
Víz
Metil-klorid
Oldószerként
Lítium-bromoid oldat
Tetraetilén-glikoldimetilészter
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Gőzturbinák
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Turbinák rendszerezése
Turbinák
Akciós
Gőz
Gáz
Reakciós
Vegyes
Vízi
Szél
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
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
Akciós
A fokozatcsoportok szerkezeti
felépítése
1- állólapátozás, 2- vezetőkerekek; 3- turbinaház;
4- futólapátozás; 5- futótárcsák; 6- forgórész (tengely); 7- rések
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Reakciós
Akciós fokozatcsoport
• Az akciós fokozatcsoport (előző dián: a) ábra)
fokozatainak állólapátozatát a vezetőkerekek
tartják és erősítik a turbina házához.
• A futólapátozat a forgórészből kiképzett vagy arra
felhúzott tárcsákra van erősítve.
• Minthogy a futólapátozaton a 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
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 akciós és a reakciós turbinák közti
differenciák szemléltetése
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Többfokozatú gőzturbinák
• Curtis-turbina
• Zoelly-turbina
• Parsons-turbina
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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
• 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-turbina
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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-turbina
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
A gőzturbinák magyarázata Newtontételével
• 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 gőzturbinák magyarázata Newtontételével
• 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/dt a korábbi előadások
alapján egy foronómiai
függvény, amely a
gyorsulással egyenlő.
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
A gőzturbinák magyarázata Newtontételével
• 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 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
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 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 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
Hőerőgépek gazdasági hatásfoka
i
indikált hatásfok
T
termikus hatásfok
m
mechanikai hatásfok
i h hasznos hőesés
i elm elméleti hőesés
T1
beömlő gőz abszolút
hőmérséklete
T2
kiömlő gőz abszolút
hőmérséklete
g  i  T  m
i h
i 
i elm
T1  T2
T 
T1
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
A gőzturbina indikált teljesítménye

Pi  i  mgöz  i1  i 2 
i

m göz
i1  i 2 
indikált hatásfok
az elhasznált gőz tömegárama
elméleti adiabatikus hőesés
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
A Rankine-ciklus T-s diagramja
Nukleáris és gőzturbinás
erőművekben is alkalmazzák.
•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.
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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
Gőzturbinás erőmű
Gőzturbinás erőmű.
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Gázturbinák
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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
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
Gázturbinák felépítése és működési
elve
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Gázturbinák
Flex Aero LM6000-es
gázturbina - ilyenből tizenkét
darabot szállított a
közelmúltban a General
Electric az izraeli Dorad
villamos erőműbe.
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
A gázturbinák technológiai
alkalmazásai
• Az energiaipar: mérsékelt teljesítményre;
szakaszos üzemre (csúcserőmű), vízben szegény
vidék esetére;
• A gépjárművek 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
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
hőmérséklet és a rossz
hatásfok (15…45%).
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
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 gázturbinák elvi változatai
•1- égőkamra;
•2- turbina;
•3- kompresszor;
•4- hőcserélő;
•5- generátor;
•6- hűtő
Nyitott rendszerű
Zárt rendszerű
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Alternatív gázturbina
A turbina sajnos lemaradt, a
mellékelt ábrán csak az
expanziós folyamat látható! 
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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
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
Egytengelyű erőművi gázturbina
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
A nyitott munkafolyamatú gázturbinák
elrendezési változatai
K- kompresszor; É- égőkamra (tüzelőtér);
T- turbina; G- villamos generátor
Egytengelyű
Kéttengelyű
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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
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 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
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
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Az
entrópia
közben
nem
változik!
A gázturbina üzemi jellemzői a turbina
hosszának függvényében
•p- nyomás;
•T- hőmérséklet;
•v- sebesség
Magyarázat a
köv. dián.
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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 gázturbina hőesése
•i – entalpia
•s – entrópia
•p - nyomás
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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ielm elméleti hőesés ismeretében a
gázturbina indikált határfoka:
i val
i 
.
i elm
• Az indikált teljesítmény pedig:

Pi i  mgáz  i1  i 2 ,
• Az mechanikai hatásfok ismeretében az effektív
teljesítmény:
Peff  m  Pi .
A Szegedi Gázerőmű működési elve
A sárga nyíllal jelölt
folyamat a vízgőz
körfolyamat.
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
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-ciklus együttműködése
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 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 gőz- és a gázturbinás erőmű
energetikai összehasonlítása
K = Kazán, Tgo =Gőzturbina, Tga =
Gázturbina, É = Égéstér, G = Generátor
Debreceni Egyetem Műszaki Kar
E1 = kötött primer energiaforrás
Q = közölt hőmennyiség
W = munka
E2 = kimenő villamos energia
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 gázturbina Hitachi 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
Köszönöm figyelmüket!
Viszont látásra!
Debreceni Egyetem Műszaki Kar

similar documents