egz22009

2009-02-07

Imię i nazwisko

rok. akad. zal. ćwiczeń

Zadanie

W układzie jak na rysunku prowadzona jest produkcja energii elektrycznej. Powietrze zasysane jest do sprężarek z otoczenia przy ciśnieniu 1000 hPa i temperaturze 25 °C. Spręż całkowity obu sprężarek równy jest p4/pi=16. Sprężę obu sprężarek (SI i S2) są sobie równe. Po wstępnym sprężeniu w sprężarce SI powietrze schładzane jest do temperatury 25 °C w izobarycznej chłodnicy międzystopniowej (CHS). Następnie sprężane jest do ciśnienia końcowego w sprężarce S2. Dodatkowo należy założyć, że każda ze sprężarek (SI i S2) będzie miała odpowiednio sprawność wewnętrzną równą 0,89, a sprawność mechaniczną 0,98. Komora spalania (KS) jest zasilana paliwem gazowym o cieple spalania 48 MJ/kg i wartości opałowej 42 MJ/kg. Paliwo składa się z 97% metanu (CH4), 2% azotu i 1% tlenu. Sprawność komory spalania oszacowano na 95%. Spaliny z komory spalania kierowane są do turbiny gazowej, gdzie rozprężają się do ciśnienia 0,15 MPa, a następnie zasilają kocioł odzysknicowy (KO). Należy przyjąć, że sprawność wewnętrzna izentropowa turbiny gazowej wynosi 0,8. Sprawność mechaniczna turbiny wynosi 0,98. Temperatura spalin opuszczających kocioł wynosi 220 °C. Temperatura spalin podawanych do kotła odzysknicowego (opuszczających turbinę gazową) jest o 80 stopni wyższa od temperatury pary produkowanej w kotle. Sprawność łączną (elektryczna i mechaniczna) generatora turbiny gazowej (GTG) należy przyjąć w wysokości 97%.

W kotle odzysknicowym generowana jest para o ciśnieniu 6 MPa i temperaturze 460 °C. Para ta następnie podawana jest do turbiny parowej. W wynika przesyłania par następuje spadek ciśnienia pary i do turbiny parowej dochodzi para o ciśnieniu 5,5 ba? Tara w turbinie rozpręża się najpierw do 6 bar (ciśnienie w upuście). Temperatura tej pary wynosi 220 °C. Reszta pary rozpręża się do ciśnienia panującego na wylocie z turbozespołu czyli 0,05 bar. Określono stopień suchości pary na wylocie x=0,9. Skropliny opuszające kondensator są nieprzechłodzone. Para pobierana z upustu turbozespołu zasila odgazowywacz termiczny. Odgazowanie wody prowadzone jest przy ciśnieniu pary pobieranej z upustu. Skropliny (woda) opuszczające zbiornik przy odgazowywaczu są przechłodzone o 2 stopnie. Turbina parowa (TP) zasila generator (GTP), który produkuje energię elektryczną o mocy 15 MW. Sprawność mechaniczną generatora turbiny parowej (GTP) określono jako 0,98 a elektryczną również 0,98.

Wykładnik adiabaty dla powietrza k=l,4, Wykładnik adiabaty dla spalin k=l,38.

Ciepło właściwe powietrza Cpp= 1,005 kJ/kgK, ciepło właściwe spalin Cpj=l,05 kJ/kgK.

Obliczyć:

1.    Strumień masy powietrza i paliwa podawany to turbiny gazowej

2.    Strumień pary produkowanej w kotle odzysknicowym

3.    Sprawność całkowitą układu

4.    Określić ile paliwa może być dodatkowo spalone w kotle odzysknicowym (rozważane jest zainstalowanie dopalania) tak, aby współczynnik nadmiaru powietrza był nie mniejszy niż 1,05.

Temat teoretyczny:

Zaproponuj kilka metod podwyższenia sprawności rozważanego w zadaniu układu

1“

9_

TP

u

7