Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Energiaátalakítás. Az energiaátalakítás korlátai  Mennyiségi korlát: I. főtétel  Minőségi korlát: II. főtétel  Technikai-technológiai lehetőségek 

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Energiaátalakítás. Az energiaátalakítás korlátai  Mennyiségi korlát: I. főtétel  Minőségi korlát: II. főtétel  Technikai-technológiai lehetőségek "— Előadás másolata:

1 Energiaátalakítás

2 Az energiaátalakítás korlátai  Mennyiségi korlát: I. főtétel  Minőségi korlát: II. főtétel  Technikai-technológiai lehetőségek  Gazdaságosság  Környezetvédelem  Társadalmi elfogadottság

3 Lehetőségek MechanikaiHőVillamosSugárzásKémiaiNukleáris M egyszerű gépek, hajtások súrlódásgenerátorok, mikrofon tribo- és krisztallo- szonolumin- eszcencia mechano- kémiai jelenségek részecske- gyorsító H hőerőgépekabszorpciós hűtőgép hőelemhősugárzás, izzólámpa endoterm kémiai reakciók fúzió kiváltása V villamos motorok villamos fűtés, Peltier- elemes transzformátor tranzisztor gázkisülésekelektrolízis, akkumulátor részecske- gyorsító S radiométerabszorpció, infrasugárzó fényelem, vevőantenna fluoresz- cencia, lézer fotoszintézis fényképezés párkeltés, fúzió lézerrel K izom, ozmózis, sugárhajtómű, exoterm kémiai reakciók, égés galvánelem, tüzelő-anyag cella kemoluminesz cencia, biolumineszce ncia kémiai reakciók N hasadásatom- reaktor termoelek- tromos reaktor, izotópos áramforrás radioaktivitáskötések módosulása fúzió, fisszió

4 Fontosabb energiaátalakítások A tipikus (erőművi) energiaátalakítási lánc  Hőfejlesztés → hőforrások, atomreaktor  Mechanikai munka → erőgépek  Villamos munka → áramforrások kémiai nukleáris hőmechanikai villamos

5 Az energiaátalakítás jellemzése Mennyiségi értékelés (I. főtétel): hatásfok E be E veszt. E haszn. Energiafolyam- (Sankey-) diagram Hatásfok Mérleg E be =E haszn. +E veszt. E veszt. =(1-η)E be Közvetlen energiaátalakítás (energiatermelés)

6 Energiaátalakítás segédenergiával E be E veszt. E haszn. E segéd Egyszerűsített hatásfok: Bruttó hatásfok:

7 Energiaátalakítás önfogyasztással E be E veszt. E h,netto E segéd E önf. E h,brutto

8 Energiaátalakítás önfogyasztással E be E veszt. E h,nettó = E h,brutto - E önf. E segéd E önf. E h,brutto Egyszerűsített hatásfok: Bruttó hatásfok: Nettó hatásfok: Tényleges bruttó hatásfok:

9 Önfogyasztási hatásfok Relatív önfogyasztás (önfogyasztási tényező) Önfogyasztási hatásfok

10 Többszörös energiaátalakítás Sorbakapcsolt elemek rendszere E be E 1,veszt. E 1,haszn. 12 E 2,haszn. E 2,veszt. RENDSZER

11 Többszörös energiaátalakítás Párhuzamosan kapcsolt rendszerek E 1,be E 1,veszt. E 2,be E be 12 E 2,veszt. E 2,haszn. E 1,haszn. E haszn. RENDSZER

12 Több hasznos energiafajta E be E veszt. E haszn.,A E haszn.,B Részhatásfok „A” termék: „B” termék: Eredő (bruttó) hatásfok: Termékarány: Kapcsolt energiaátalakítás (energiatermelés)

13 Fogalmak az „energiatermelésben”  Közvetlen energiatermelés (egy termék, egy technológia) hő → fűtőmű villamos energia → erőmű  Kapcsolt energiatermelés (két termék, egy technológia) fűtőerőmű  Kombinált ciklusú kapcsolt energiatermelés (két termék, két/több technológia) villamos energia → kombinált ciklusú erőmű vill. en. & hő → kombinált ciklusú fűtőerőmű

14 Fogalmak az „energiatermelésben”  Koncentrált energiaátalakítás nagy erőművek (döntően villamos energia) fogyasztóktól távolabb → szállítás az energiarendszer alappillérei  Decentralizált kis-közepes erőművek (döntően villamos energia) fogyasztóktól távolabb → szállítás legtöbbször megújuló energiabázison

15 Fogalmak az „energiatermelésben”  Fogyasztóközeli (beágyazott) kis-közepes teljesítmény szinte kizárólag kapcsolt fűtőerőmű a fogyasztó közvetlen szomszédságában → szennyezés (→ olcsó szállítás) „tiszta” üzemanyag a két termék miatt a szabályozás problémás lehet

16 Technológiai jelölések Hőforrások gőzkazán gőzkazán túlhevítővel gőzkazán túlhevítővel és újrahevítővel gőzkazán túlhevítővel, széntüzeléssel, levegő- és tápvízelőmelegítő résszel nyomottvizes atomreaktor atomerőművi gőzfejlesztő

17 Technológiai jelölések Hőforrások gázturbina égőkamra póttüzelés gázciklusban Expanziós és kompressziós gépek gőzturbina gőzturbina szabályozott elvétellel gőzturbina szabályozatlan elvétellel

18 Technológiai jelölések Expanziós és kompressziós gépek gázturbina gázkompresszor gőzkompresszor szivattyú ventilátor

19 Technológiai jelölések Hőcserélők hőcserélő általában felületi tápvízelőmelegítő felületi gőzkondenzátor gáztalanítós táptartály keverő kondenzátor

20 Közvetlen energiaátalakítás Fűtőművek, gőzerőművek és gázturbinás erőművek

21 Közvetlen energiaátalakítás Lehetőségek  fűtőmű;  kondenzációs gőz munkaközegű erőművek;  gáz munkaközegű erőművek.

22 Fűtőművek Alaptípusok  forróvizes fűtőmű, nagyvízterű (láng-/füstcsöves, MW),  természetes cirkulációjú,  kényszercirkulációjú kisvízterű (vízcsöves, 20 MW felett).  ipari kazántelep,  nukleáris fűtőmű.

23 Fűtőművek Üzemi korlátok  változó hőigény ( %);  harmatpont elkerülése (olaj-, széntüzelés);  részterhelésen jobb hatásfok;  minimális belépő vízhőmérséklet;  minimális tömegáram.

24 Fűtőművek - Forróvízkazán Kisteljesítményű (gáztüzelésű) forróvízkazán KSZ FK =

25 Fűtőművek - Forróvízkazán Nagyobb teljesítmény (olaj/gáz tüzelés) KSZ FK RSZ

26 Fűtőművek Gáztüzelésű forróvízkazánnal FK1FK2 előremenő visszatérő PK PG PSZ KSZ H Q

27 előremenő visszatérő H Q Fűtőművek Vegyes tüzelésű forróvízkazánnal KSZ RS NYTPKRVT

28 HQ Fűtőművek – Ipari kazántelep Változó nagyságú technológiai gőzigények GK1GK2 GF1 GF2 KL R2 R1 pótvíz csatornába TSZ GTT CSSZ KTPK NYSZ KG

29 HQ Fűtőművek Forróvizes hőkiadás gőzkazánból GK pótvíz keverő hőcserélő TSZKSZ

30 HQ Fűtőművek Forróvizes hőkiadás gőzkazánból GK pótvíz TSZ R CSSZ FH1 FH2 fűtés hmv GTT KSZ

31 H Q Fűtőművek – Nukleáris fűtőmű H2 reaktorközbenső körfűtési kör

32 Fűtőművek - Energetika H Q HF

33 Fűtőművek - Energetika Hőforrás fajlagos hőfelhasználása: Fűtőmű fajlagos hőfelhasználása: Fajlagos villamos energia felhasználás:

34 Erőművek Lehetőségek  hagyományos (fosszilis) tüzelőanyagú kondenzációs gőzerőművek;  kondenzációs atomerőművek;  gáz munkaközegű atomerőművek;  nyílt ciklusú gázturbinás erőművek.

35 Kondenzációs gőzerőmű Villamos erőmű (egy termék: villamos energia)

36 Kondenzációs gőzerőmű Villamos erőmű (atomerőmű)

37 Rendszerelvű leírás

38 Gőzerőmű alrendszerei

39 Gőzerőmű energiafolyam-diagramja

40 Gőzerőmű hatásfoka Hőforrás alrendszer: Turbina alrendszer:

41 Gőzerőmű hatásfoka Villamos alrendszer: Önfogyasztás:

42 Gőzerőmű hatásfoka Áramló közegek továbbítása (H+T+K): Eredő hatásfok:

43 Hatásfok terhelésfüggése Fajlagos hőfogyasztás

44 Gőzerőművi technológia Gőznyomás szerint (p krit =220,6 bar) szubkritikus (p gőz

p krit ), ultra-szuperkritikus (p gőz >>p krit ). Gőz túlhevítés szerint telített gőzös, túlhevített gőzös, egyszeres újrahevítésű, többszörös újrahevítésű.

45 Technológia H1H2T2T1 K1 K2 PQ V Q tüa Q H,v P KE Q F Q be P T,t Q el PV I L P ε.....

46 Atomerőművek - Üzemanyagciklus REAKTOR bánya természetes urán U 3 O 8 term. urán konverzió UF 6 -tá átalakítás fémoxiddá vagy kerámiává hulladék dúsítóüzem term. urán üzemanyag elemek kiégett üzemanyag elemek újrafeldolgozó üzem U és Pu hulladék Pu gyorsreaktorokba

47 Atomerőművek - Üzemanyagciklus Bányászat érc oldása H 2 SO 4 -ben U 3 O 8 kicsapatás → sárga por

48 Atomerőművek - Üzemanyagciklus Konverzió UF 6 előállítása (csak egyféle F izotóp van) mérgező és korrozív (Al 2 O 3 -t, Ni-t és PTFE-t nem támadja) 235 UF6: 349 g/mol 238 UF6: 352 g/mol tömeg szerinti szétválasztás

49 Atomerőművek - Üzemanyagciklus Dúsítás – Gázdiffúziós eljárás ember méretarányokat jól érzékelteti a képen látható kék ruhás munkás.méretarányokat jól érzékelteti a képen látható kék ruhás munkás. A diffúziós sebesség tömegfüggő.

50 Atomerőművek - Üzemanyagciklus Dúsítás - Gázcentrifuga

51 Atomerőművek - Üzemanyagciklus Elektromágneses eltérítés 235 UF UF 6 részecskegyorsítóból

52 Atomerőművek - Üzemanyagciklus Fűtőelemgyártás UO 2 (kerámia); olvadáspont: 2850 °C

53 Atomerőművek - Üzemanyagciklus Reprocesszálás Újrahasznosítható: 235 U, 239 Pu, 241 Pu pihentetés (5 év) oldás HNO 3 -ban tributil-foszfát adalékkal a TBP megköti az U és Pu atomokat MOX: Mixed Oxid fuel

54 Atomerőművek - Üzemanyagciklus Végleges elhelyezés üvegesítés végleges lerakás

55 A reaktor mint hőforrás Maghasadás neutronok neutron hasadvány

56 Maghasadás energiamérlege, MeV Energiahelybentávolabbösszesen Hasadási termékek kinetikus energiája 1680 Hasadási neutronok kinetikus energiája 055 prompt γ-sugárzás 057 neutrínó (kinetikus energia) 077 β-bomlás 707 γ-sugárzás 066 neutrínó 022 ÖSSZESEN 202

57 Az atomreaktor Az atomreaktor elvi felépítése  hasadóanyag: dúsított urán (energetikai: 3..6% 235 U);  lassítóközeg (moderátor): H 2 O, D 2 O, C (grafit), Be [kis befogási, nagy szórási hatáskeresztmetszet];  szabályozó közeg: B, BC, Cd [nagy befogási, hatáskeresztmetszet];  hűtőközeg (H 2 O, CO 2, He, foly. fém);

58 Az atomreaktor Az atomreaktor elvi felépítése  sugárzás elleni védelem (kis A-jú: n 0 sugárzás elnyelésre, nagy A-jú γ-sugárzás lefékezésére)  reflektor: kiszökő n 0 -k visszaszórása a reaktorba;  szerkezeti anyagok: üz.a. burkolat stb.;  mérőműszerek: neutrondetektorok;  indító n 0 forrás

59 A reaktor mint hőforrás Maghasadás: Átlagos neutronszám (ν): 2,47

60 A reaktor mint hőforrás Láncreakció Sokszorozási tényező: k=1: önfenntartó láncreakció (reaktor) k<1: szubkritikus reaktor k>1: szuperkritikus reaktor

61 A reaktor mint hőforrás Termikus neutron hozam Gyorshasítási tényező

62 A reaktor mint hőforrás Termikus hasznosítási tényező Rezonancia befogás kikerülésének valószínűsége A reaktorból való végleges kikerülés: gyors (P f ) és lassú (P s ) neutronok.

63 A reaktor mint hőforrás csak az üzemanyagtól és lassító- közegtől (moderátortól) függ k, f, p Nm/NüNm/Nü 1 p f alulmoderált felülmoderált kk

64 Atomerőművek Típusok 1.Általánosan elterjedt, kereskedelmi forgalomban kapható, kiforrott konstrukciójú energetikai reaktorok. 2.Egyéb teljes mértékben kifejlesztett reaktorok. 3.Továbbfejlesztett vagy csak részlegesen kifejlesztett (kísérleti) reaktorok.

65 Atomerőművek

66 1/A: nyomottvizes atomerőmű pressurized water reactor, PWR

67 Atomerőművek 1/B: forralóvizes atomerőmű boiling water reactor, BWR

68 Atomerőművek 1/C: nehézvízzel hűtött és moderált raktor pressurized heavy-water-moderated and -cooled reactor, PHWR kanadai változat: CANDU Canada deuterium-uranium

69 Atomerőművek 2/A-B: gázhűtésű reaktorok A: gas cooled graphite moderated reactor (CO 2 ) B: andvanced gas cooled reactor (He)

70 Atomerőművek 2/C: grafittal moderált, könnyűvízzel hűtött reaktor ligth-water-cooled, graphite-moderated reactor, LWGR

71 IV. Generációs atomerőművek Hűtőközeg: víz, 250 bar nyomáson belépés: 280 °C; kilépés: 510 °C Szuperkritikus vízhűtésű reaktor

72 IV. Generációs atomerőművek Gázhűtésű gyorsneutronos reaktor Üzemanyag: UPuC Hűtőközeg: 90 bar; 480/850 °C

73 IV. Generációs atomerőművek Nagyon magas hőmérsékletű reaktor He hűtés; >1000 °C

74 IV. Generációs atomerőművek Hűtőközeg: 565/700 °C He gázturbina Folyékony fém (fémsó) hűtésű reaktor

75 IV. Generációs atomerőművek Folyékony nátrium hűtésű gyorsreaktor

76 IV. Generációs atomerőművek Hűtőközeg: Pb, PbBi °C Folyékony ólom hűtésű gyorsreaktor

77 Atomerőművek Építés

78 Atomerőművek A nukleáris biztonságról

79 Csernobil – a baleset után A szarkofág belsejében


Letölteni ppt "Energiaátalakítás. Az energiaátalakítás korlátai  Mennyiségi korlát: I. főtétel  Minőségi korlát: II. főtétel  Technikai-technológiai lehetőségek "

Hasonló előadás


Google Hirdetések