ÁLTALÁNOS GÉPTAN Előadó: Dr. Fazekas Lajos Debreceni Egyetem

Az előadások a következő témára: "ÁLTALÁNOS GÉPTAN Előadó: Dr. Fazekas Lajos Debreceni Egyetem"— Előadás másolata:

1 ÁLTALÁNOS GÉPTAN Előadó: Dr. Fazekas Lajos Debreceni Egyetem
Műszaki Kar

2 10. Előadás Hűtőgépek, Gőz- és Gázturbinák
Debreceni Egyetem Műszaki Kar

3 Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Hűtőgépek Debreceni Egyetem Műszaki Kar

4 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

5 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

6 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

7 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

8 Az eszményi kompresszoros hűtő-körfolyamat 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

9 A hűtő körfolyamat általános elvi vázlata
2- kompresszor, 3- hőleadó; 4- expanziós szerkezet Debreceni Egyetem Műszaki Kar

10 A valóságos kompresszoros hűtő-körfolyamat
Debreceni Egyetem Műszaki Kar

11 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

12 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

13 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

14 Abszorpciós hűtőgépek közegpárosítása
Hűtőközegként Oldószerként Víz Lítium-bromoid oldat Metil-klorid Tetraetilén-glikol-dimetilészter Debreceni Egyetem Műszaki Kar

15 Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Gőzturbinák Debreceni Egyetem Műszaki Kar

16 Turbinák rendszerezése
Gőz Akciós Reakciós Vegyes Gáz 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

17 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

18 A fokozatcsoportok szerkezeti felépítése
Reakciós Akciós 1- állólapátozás, 2- vezetőkerekek; 3- turbinaház; 4- futólapátozás; 5- futótárcsák; 6- forgórész (tengely); 7- rések Debreceni Egyetem Műszaki Kar

19 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

20 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

21 Az akciós és a reakciós turbinák közti differenciák szemléltetése
Debreceni Egyetem Műszaki Kar

22 Többfokozatú gőzturbinák
Curtis-turbina Zoelly-turbina Parsons-turbina Debreceni Egyetem Műszaki Kar

23 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

24 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

25 Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Zoelly-turbina Debreceni Egyetem Műszaki Kar

26 Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Parsons-turbina C. A. Parsons angol mérnök 1884-ben mutatta be az első reakciós (réstúlnyomásos) turbináját, amelynek már csak /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

27 Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Parsons-turbina Debreceni Egyetem Műszaki Kar

28 A gőzturbinák magyarázata Newton-tételével
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

29 A gőzturbinák magyarázata Newton-tételével
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

30 A gőzturbinák magyarázata Newton-tételével
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

31 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

32 Többfokozatú turbinák
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

33 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

34 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

35 Hőerőgépek gazdasági hatásfoka
indikált hatásfok termikus hatásfok mechanikai hatásfok hasznos hőesés elméleti hőesés beömlő gőz abszolút hőmérséklete kiömlő gőz abszolút hőmérséklete Debreceni Egyetem Műszaki Kar

36 A gőzturbina indikált teljesítménye
indikált hatásfok az elhasznált gőz tömegárama elméleti adiabatikus hőesés Debreceni Egyetem Műszaki Kar

37 A Rankine-ciklus T-s diagramja
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. Nukleáris és gőzturbinás erőművekben is alkalmazzák. Debreceni Egyetem Műszaki Kar

38 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

39 Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Gőzturbinás erőmű Gőzturbinás erőmű. Debreceni Egyetem Műszaki Kar

40 Debreceni Egyetem Műszaki Kar
Gázturbinák Debreceni Egyetem Műszaki Kar

41 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

42 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

43 Gázturbinák felépítése és működési elve
Debreceni Egyetem Műszaki Kar

44 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

45 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 hőmérséklet és a rossz hatásfok (15…45%). Debreceni Egyetem Műszaki Kar

46 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

47 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

48 A gázturbinák elvi változatai
1- égőkamra; 2- turbina; 3- kompresszor; 4- hőcserélő; 5- generátor; 6- hűtő Nyitott rendszerű Zárt rendszerű Debreceni Egyetem Műszaki Kar

49 Alternatív gázturbina
A turbina sajnos lemaradt, a mellékelt ábrán csak az expanziós folyamat látható!  Debreceni Egyetem Műszaki Kar

50 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

51 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

52 Egytengelyű erőművi gázturbina
Debreceni Egyetem Műszaki Kar

53 A nyitott munkafolyamatú gázturbinák elrendezési változatai
K- kompresszor; É- égőkamra (tüzelőtér); T- turbina; G- villamos generátor Egytengelyű Kéttengelyű Debreceni Egyetem Műszaki Kar

54 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

55 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

56 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

57 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 Az entrópia közben nem változik! Debreceni Egyetem Műszaki Kar

58 A gázturbina üzemi jellemzői a turbina hosszának függvényében
p- nyomás; T- hőmérséklet; v- sebesség Magyarázat a köv. dián. Debreceni Egyetem Műszaki Kar

59 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

60 Debreceni Egyetem Műszaki Kar
A gázturbina hőesése i – entalpia s – entrópia p - nyomás Debreceni Egyetem Műszaki Kar

61 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 elméleti hőesés ismeretében a gázturbina indikált határfoka: Az indikált teljesítmény pedig: Az mechanikai hatásfok ismeretében az effektív teljesítmény:

62 A Szegedi Gázerőmű működési elve
A sárga nyíllal jelölt folyamat a vízgőz körfolyamat. Debreceni Egyetem Műszaki Kar

63 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

64 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

65 A gőz- és a gázturbinás erőmű energetikai összehasonlítása
K = Kazán, Tgo =Gőzturbina, Tga = Gázturbina, É = Égéstér, G = Generátor E1 = kötött primer energiaforrás Q = közölt hőmennyiség W = munka E2 = kimenő villamos energia Debreceni Egyetem Műszaki Kar

66 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 /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, /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

67 Köszönöm figyelmüket! Viszont látásra!
Debreceni Egyetem Műszaki Kar