Materiały pomocnicze do zajęć: Systemy konwersji energii wykorzystujące odnawialne i konwencjonalne z
ródła
OBIEG CLAUSIUSA-RANKINE A
Obieg Clausiusa-Rankine a
Obieg Clausiusa-Rankine a (CR) jest obiegiem porównawczym siłowni parowej.
Występuje w kilku odmianach, m.in. obiegu na parę nasyconą (a) i przegrzaną (b)
T T
a) b)
K K
q q
d d
lCR lCR
1
qw qw
4a 1 4a 4b
4 4
2 2
3 3
s s
W dalszej części są zaprezentowane przemiany obiegu CR dla obiegu na parę przegrzaną.
Jednostkowa praca obiegu CR (l ) oraz sprawność obiegu CR (· )
CR CR
(bez pracy pompy)
lCR = lT - | lP | lCR = qd - | qw |
lT = i1 - i2 lP = i4 - i3 H" 0 qd = i1 - i4 H" i1 - i3 qw = i2 - i3
lCR = i1 - i2 - 0
lCR = (i1 - i3 ) - (i2 - i3 )
lCR = i1 - i2 [J/kg]
l q - q (i1 - i3 ) - (i2 - i3 ) i1 - i2
CR d w
· = = = =
CR
q q (i1 - i3 ) i1 - i3
d d
i1 - i2
· =
CR
i1 - i3
Strona 1 31.03.2014
Materiały pomocnicze do zajęć: Systemy konwersji energii wykorzystujące odnawialne i konwencjonalne z
ródła
OBIEG CLAUSIUSA-RANKINE A
Przemiany obiegu Clausiusa-Rankine a
Przemiana 1-2
T
izentropowe rozprężanie pary przegrzanej do stanu pary
K
q
d
nasyconej mokrej
lCR
od ciśnienia p1 do ciśnienia p2 1
w turbinie parowej
qw
4a 4b
praca ekspansji pary przekazywana jest za pośrednictwem
łopatek turbiny na wał turbiny i dalej do odbiornika, np.
4
generatora energii elektrycznej
2
3
lt1-2 = lT = i1 - i2 [J/kg]
s
1
przegrzewacz
p qd
lw
K
lw = lT
turbina
4 1
ld= lP
p1
qd
2
kocioł
qw
skraplacz
pompa
4 p2
3
2
qw
3
ld v
Przemiana 2-3
T
izobaryczne skraplanie rozprężonej pary mokrej
K
q
d
przy stałym ciśnieniu p2 i stałej temperaturze T2 = T3
lCR
w skraplaczu 1
woda chłodząca odbiera ciepło od pary mokrej aż do
qw
4a 4b
całkowitego skroplenia pary
4
T2
2
qw = i2 - i3 [J/kg] 3
s
1
przegrzewacz
p qd
lw
K
lw = lT
turbina
4 1
p1 ld= lP
qd
2
kocioł
qw
skraplacz
pompa
4 p2
3
2
qw
3
ld v
Strona 2 31.03.2014
Materiały pomocnicze do zajęć: Systemy konwersji energii wykorzystujące odnawialne i konwencjonalne z
ródła
OBIEG CLAUSIUSA-RANKINE A
Przemiana 3-4
T odcinek 3-4
izentropowe / izochoryczne (*) sprężanie kondensatu
faktycznie jest dużo K
q
d
krótszy (p. 3 i 4
(skroplonej wody)
niemal pokrywajÄ…
lCR
siÄ™)
od ciśnienia p2 = p3 do p4 = p1 1
w pompie zasilającej kocioł
qw
4a 4b
praca sprężania wody w pompie (pompa wtłacza skropliny
do kotła)
lt3-4 = lP = i4 - i3 [J/kg]
4
2
lt3-4 E" v3 ( p4 - p3 ) [J/kg]
3
(*) sprężanie wody w
pompie jest izentropowe,
ale może być z dobrym
przybliżeniem uznane
również za izotermiczne
s
i za izochoryczne
1
przegrzewacz
p qd
lw
K
lw = lT
turbina
4 1
ld= lP
qd
2
kocioł
qw
skraplacz
pompa
4
3
2
qw
3
ld v
Przemiana 4-1
T
izobaryczne wytwarzanie pary przegrzanej
K
q
d
przy stałym ciśnieniu p1
lCR
w kotle parowym: 4-4a podgrzewacz wody (podgrzewanie 1
wody do temperatury nasycenia Tn=T4a); 4a-4b parownik
qw
4a 4b
(odparowanie wody przy stałej temperaturze Tn=T4a =T4b);
Tn
4b-1 przegrzewacz pary (przegrzewanie pary)
4
do kotła doprowadzane jest ciepło wywiązujące się podczas
spalania paliwa
2
qd = i1 - i4 H" i1 - i3 [J/kg] 3
s
1
przegrzewacz
p qd
lw
K
lw = lT
turbina
4 1
ld= lP
p4=p1
qd
2
kocioł
qw
skraplacz
pompa
4 p2=p3
3
2
qw
3
ld v
Strona 3 31.03.2014