Nguyên lý và thiết bị trong nhà máy điện - Dương Trung Kiên pdf

NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN Dương Trung Kiên Khoa_Quản lý năng lượng Trường_ĐH Điện lực 2 NỘI DUNG  Πη ν Ι: Χ σ λ τηυψ τ χ α µ〈ψ ν νγ λ νγầ ơ ở ế ủ ă ượ  Χη νγ 1: Χ σ νηι τ νγ κ τηυ τươ ơ ở ệ độ ỹ ậ  Χη νγ 2 : Χ σ τραο ι νηι τươ ơ ở đổ ệ  Χη νγ 3: Χ σ τηυ κη νγ λ χ η χươ ơ ở ỷ độ ự ọ  Πη ν ΙΙ: Χ〈χ τηι τ β ν νγ λ νγ νηι τầ ế ị ă ượ ệ  Χη  νγ 1: Λ∫ η ι ϖ◊ νηιν λι υ  Χη νγ 2 : Λ◊ πη ν νγ ϖ◊ τηι τ β σινη η ι χ α νη◊ µ〈ψ ι ν νγηιν τươ ả ứ ế ị ơ ủ đ ệ ử  Χη  νγ 3:Τυα βιν η ι ϖ◊ τυα βιν κη  Χη  νγ 4: Νη◊ µ〈ψ  ι ν ϖ◊  ι ν νγυψν τ  Πη ν ΙΙΙ: Τηυ ι νầ ỷ đ ệ  Χη  νγ 1: Τυα βιν τηυ  ι ν  Χη νγ 2: Νη◊ µ〈ψ τηυ ι ν ϖ◊ χ σ ξ〈χ νη χνγ συ τ νη◊ µ〈ψ τηυ ι νươ ỷ đ ệ ơ ở đị ấ ỷ đ ệ  Πη ν Ις: ς ν η◊νη χ〈χ τηι τ β ν νγ λ νγầ ậ ế ị ă ượ 3 Chương 1: Cơ sở nhiệt động kỹ thuật Ι. ΝΗ ΝΓ ΚΗℑΙ ΝΙ Μ Χ Β Ν ςℵ ΝΗ ΛΥ Τ ΤΗ ΝΗ ΤΧ Α ΝΗΙ Τ ΝΓ Ữ Ệ Ơ Ả ĐỊ Ậ Ứ Ấ Ủ Ệ ĐỘ Η ΧỌ  Νηι τ νγ η χệ độ ọ λ◊ κηοα η χ ϖ θυψ λυ τ βι ν ι ν νγ λ νγ µ◊ τρονγ ⌠ χη ξεµ ξτ νη νγ βι ν ι ọ ề ậ ế đổ ă ượ đ ỉ ữ ế đổ χ ν νγ ϖ◊ νηι τ ν νγ.  Η νηι τ   νγ η χ: Λ◊ η χ〈χ ϖ τ ν µ τρονγ µ ι τ νγ τ〈χ ϖ ι νηαυ ϖ◊ ϖ ι µι τρ νγ ξυνγ θυανη.ệ ậ ằ ố ươ ớ ớ ườ  Ví dụ: Khí được nén hoặc giãn nở trong xi lanh có pittông chuyển động  Χ〈χ τηνγ σ νηι τ νγ η χ χ β νố ệ độ ọ ơ ả βι υ δι ν τρ νγ τη〈ι χ α η : Νηι τ Τ, τη τχη ρινγ ể ễ ạ ủ ệ ệ độ ể ϖ, 〈π συ τ τυψ τ   ι π. Χ〈χ τηνγ σ ν◊ψ χ⌠ µ ι θυαν η πη τηυ χ ϖ◊ο νηαυ ϖ◊ τη ηι ν β νγ πη νγ τρνη τρ νγ τη〈ι χố ố ệ ụ ộ ể ệ ằ ươ ạ  α µι χη τ 4 Khí lý tưởng  Κη λ τ νγ χ ηι υưở đượ ể λ◊ µ τ τ π η π (χη τ κη) γ µ χ〈χ πη ν τ ϖ τ χη τ ◊ν ộ ậ ợ ấ ồ ầ ử ậ ấ đ η ι χ⌠ τη τχη κηνγ 〈νγ κ ϖ◊ κηνγ χ⌠ λ χ τ νγ τ〈χ γι α χηνγ.ồ ể đ ể ự ươ ữ  Πη νγ τρνη τρ νγ τη〈ι ι ϖ ι 1κγ κη λ τ νγ (Πη νγ τρνη Χλαπαψρον):ươ ạ đố ớ ưở ươ πϖ=ΡΤ  Ρ: Η νγ σ χη τ κη,ν⌠ λ◊ χνγ χ⌠ τη τη χ ηι ν    χ β ι 1κγ κη κηι νυνγ ν⌠νγ λν 1Κ (ϑ/κγ.Κ) 5 Chất khí bất kỳ  Τηεο   νη λυ τ Αϖγα ρ: 1Κµολ χη τ κη β τ κ ấ ấ ỳ Π=760 µµΗγ=1,01325.10 5 κΠα => ϖ=22,4µ 3 Τ=273,16Κ  Η νγ σ χη τ κη: ằ ố ấ  ι ϖ ι Μκγ χη τ κη πη νγ τρνη τρ νγ τη〈ι Đố ớ ấ ươ ạ πϖ=ΜΡΤ )./(8314 16,273 4,22.10.013,1 5 KkmolJ T pv R === µ µ 6 Quá trình nhiệt động học  Θυ〈 τρνη νηι τ νγ η χệ độ ọ λ◊ θυ〈 τρνη τηαψ ι λιν τ χ τρ νγ τη〈ι χ α µι χη τ χ đổ ụ ạ ủ ấ đượ γψ ρα β ι σ τ νγ τ〈χ χ α νηι τ ηο χ χ η χ ηο χ κ τ η π νηι τ−χ ϖ ι µι τρ νγ ở ự ươ ủ ệ ặ ơ ọ ặ ế ợ ệ ơ ớ ườ ξυνγ θυανη.  Βι υ δι ν θυ〈 τρνη νηι τ νγ η χ β νγ βι υ π−ϖể ễ ệ độ ọ ằ ể đồ  Τρ νγ τη〈ι µι χη τ βι υ τη β νγ µ τ  ι µ  Θυ〈 τρνη τηαψ   ι τρ νγ τη〈ι βι υ δι ν β νγ χ〈χ    νγ P P1 P2 1 3 1’ 2’ 2 2” v1 v2 v 7 Công thay đổi thể tích chất khí  Κηι τηνγ σ χη τ κη τηαψ ι χ⌠ νγη α λ◊  χ⌠ σ τη χ ηι ν ηο χ τιυ τη µ τ χνγ ν◊ο ⌠. ố ấ đổ ĩ đ ự ự ệ ặ ụ ộ đ Κηι 1κγ χη τ κη γιν ν τρονγ ξιλανη χ⌠ βιττνγ => Ν⌠ σ τη χ ηι ν µ τ χνγ γιαν ν (χνγ ấ ở ẽ ự ệ ộ ở τηαψ ι τη τχη)đổ ể δλ=πΦδΣ=πδϖ Τρονγ ⌠: đ π−λ◊ 〈π συ τ τυψ τ ι χη τ κηấ ệ đố ấ Φ−Τι τ δι ν χ α πιττνγế ệ ủ δΣ− δ◊ι πιττνγ ι χĐộ đ đượ δϖ−Σ για τη τχη χη τ κη κηι γιν νố ể ấ ở  Κηι τηαψ   ι τρ νγ τη〈ι τ 1=>2 ν ϖ χνγ τηαψ ι τη τχη χ ξ〈χ νη.(δι ν τχη 1−ạ ừ đơ ị đổ ể đượ đị ệ 2−2 −1 )’ ’ ∫ = 2 1 pdvl ds F 8 Nhiệt năng  Νηι τ ν νγệ ă : λ◊ δ νγ ν νγ λ νγ λιν θυαν ν σ χηυψ ν νγ χ α χ〈χ πην τ ϖ◊ τ νγ τ〈χ γι α χ〈χ ạ ă ượ đế ự ể độ ủ ử ươ ữ πην τ . Μ τ σ τηαψ νηι τ λ νγ δΘ χ α µ τ κη ι λ νγ ϖ τ χη τ Μ σ τ λ ϖ ι κη ι λ νγ ϖ◊ σ τηαψ ι ộ ự ệ ượ ủ ộ ố ượ ậ ấ ẽ ỷ ệ ớ ố ượ ự đổ νηι τ   χ α ϖ τ δΘ=χΜδΤ Τρονγ ⌠: đ Χ−νηι τ δυνγ ρινγ κη ι λ νγ, χ τνη β νγ λ νγ νηι τ ν νγ χ ν τηι τ α µ τ ν ϖ κη ι ệ ố ượ đượ ằ ượ ệ ă ầ ế để đư ộ đơ ị ố λ νγ ϖ τ χη τ τηαψ ι 1Κ τρονγ µ τ θυ〈 τρνη νηι τ νγ ν◊ο ⌠, ν ϖ ϑ/κγ.Κượ ậ ấ đổ ộ ệ độ đ đơ ị Κηι νηι τ δυνγ ρινγ χ⌠ γι〈 τρ κηνγ ι χ=χονστệ ị đổ Θ=χΜ(Τ2−Τ1) ∫ = 2 1 cdTMQ 9 Nội năng và hàm trạng thái  Ν ι ν νγ ϖ τ τη β νγ τ νγ ν ι νγ ν νγ ϖ◊ ν ι τη ν νγẳ ổ ộ độ ă ộ ế ă  Τρονγ θυ〈 τρνη χυνγ χ π νηι τ ν νγ ν υ κηνγ σινη ρα χνγ τη το◊ν β λ νγ νηι τ ν νγ χυνγ χ π σ τιυ ấ ệ ă ế ộ ượ ệ ă ấ ẽ δνγ   λ◊µ τ νγ ν νγ ν ι ν νγ ∆Υ(ϑ).  Ν ι ν νγ χ ξ〈χ δ νη β ι χ〈χ τηνγ σ τρ νγ τη〈ι, κηνγ πη τηυ χ ϖ◊ο ϖι χ ν⌠ τ τρ νγ τη〈ι ⌠ β νγ ộ ă đượ ị ở ố ạ ụ ộ ệ đạ ạ đ ằ χ〈χη ν◊ο. Ν⌠ι χ〈χη κη〈χ ν⌠ λ◊ η◊µ τρ νγ τη〈ι.  Η◊µ τρ νγ τη〈ι:  Σ τηαψ   ι χ α η◊µ τρ νγ τη〈ι κηι χηυψ ν τ τρ νγ τη〈ι χ⌠ γι〈 τρ χ〈χτηνγ σ τρ νγ τη〈ιể ừ ạ ị ố ạ Π0,ϖ0,Τ0=> γι 〈 τρ Π1,ϖ1,Τ1 κηνγ πη τηυ χ ϖ◊ο χ〈χη τη χ χηυψ ν.ụ ộ ứ ể  Ν υ ϖ τ χη τ τηαµ για λ ν λ τ ϖ◊ι θυ〈 τρνη ϖ◊ χυ ι χνγ θυαψ λ ι τρ νγ τη〈ι βαν υ τη η◊µ ế ậ ấ ầ ượ ố ạ ạ đầ τρ νγ τη〈ι κηνγ τηαψ   ι. 10 Định luật nhiệt động học thứ nhất  Τρονγ µ τ θυ〈 τρνη µι χη τ χ χυνγ χ π µ τ λ νγ νηι τ ν νγ δΘ => λ◊µ τηαψ ι ộ ấ đượ ấ ộ ượ ệ ă đổ ν ι ν νγ δΥ ϖ◊ τη χ ηι ν µ τ χνγ δΛ.ộ ă ự ệ ộ => Τηεο νη λυ τ β ο το◊ν: δΘ=δΥ+δΛđị ậ ả δΘ=δΥ+πδς (1) => ι ϖ ι 1κγ µι χη τ: Đố ớ ấ δθ=δυ+πδϖ (2) (1) ϖ◊ (2) λ◊ βι υ δι ν το〈ν η χ χ α νη λυ τ νηι τ νγ η χ τη νη τể ễ ọ ủ đị ậ ệ độ ọ ứ ấ . νη λυ τ νηι τ νγ η χ τη νη τ τη χ χη τ λ◊ τρ νγ η π ρινγ χ α νη λυ ν β ο Đị ậ ệ độ ọ ứ ấ ự ấ ườ ợ ủ đị ậ ả το◊ν ϖ◊ χηυψ ν ηο〈 ν νγ λ  νγ  νγ ϖ ι θυ〈 τρνη νηι τ [...]... τρνη νγ 〈π χυốι χνγ τοả νηιệτ τừ µι χηấτ (đườνγ 4−1) λ=p1/p 2- ộ tăng áp suất trong thiết bị tuốc bin khí; ε=v1/v 2- ộ én không khí λ T4 T2 T1 1 ηt = 1 − T T3 k −1 k = 1− 1 ε k −1 B a q1 2 p=const 3 4 p=const q2 1 s Chu trình và sơ đồ thiết bị tuốc bin khí a-cấp không khí; δ-cấp nhiên liệu; B-thoát khí; 1 -máy nén khí; 2buồng đốt; 3-tuốc bin; 4 -máy phát 30 Chu trình Renkin  Χ〈χ γιαι đοạν χủα χηυ τρνη... τớι νγυ ν λ νη  Chu trình Karno: Chu trình được thực hiện với hai nguồn nóng và lạnh .Trong chu trình gồm có hai quá trình đẳng nhiệt ( 1-2 và 3-4 ) và hai quá trình đoạn nhiệt ( 2-3 và 4-1 ) T P 1 q1 T1=const 2 q2 3 T2=const q1 2 ls=q1-q2 T1 ls 4 1 4 T2 s1 s2 q2 v Chu trình Karno trong đồ thị p,v và T,s 3 s 24 Hiệu suất nhiệt trong chu trình Karno  η=1−θ2/θ1=1−Τ2/Τ1 Ηιệυ συấτ χηυ τρνη Καρνο χηỉ πηụ τηυộχ... x=MR/(MR+MB) MR,MB Khối lượng hơi và nước trong hơi ẩm -Nhiệt độ cần biến đổi 1kg nước sôi=>hơi gọi là nhiệt hoá hơi:r -Tại điểm C kết thúc qúa trình bày hơi, hơi tại đây gọi là hơi bão hoà Khoảng CD Lúc này sự cấp nhịêt sẽ làm tăng nhiệt độ hơi - t>tbh hơi gọi là hơi quá nhiệt p p>pKP K B” p3 C” A” A’ A PKP B’ B M p2 p1 D”’ C’ D’ C D L v Đồ thị p,v đối với hơi nước 26 Đường giới hạn và điểm tới hạn  Đườνγ... nhiệt động học hệ thống)  Entropi và xác suất nhiệt động học là những đại lượng tương quan S= ϕ(w) Biểu thức quan hệ: S=k lnW Trong đó: k hàng số Bolsman 21 Đồ thị nhiệt năng  Diện tích dưới các đường thay đổi trạng thái môi chất trong đồ thị T,s tương ứng với nhiệt năng cung cấp: 2 Q1− 2 = ∫ Tds T s=const 1 m=const p=const v=const T=const s Đồ thị T-s đối với khí lý tưởng 22 Chu trình tuần hoàn ... thuận nghịch và dấu lớn hơn với quá trình không thuận nghịch 25 1.4 TÍNH CHẤT NHIỆT ĐỘNG HỌC CỦA NƯỚC VÀ HƠI NƯỚC  Ξεµ ξτ θυ〈 τρνη đυν ν⌠νγ νướχ ở 〈π συấτ κηνγ đổι χ⌠ τηể χηια τη◊νη 3 κηοảνγ đặχ τρưνγ    Khoảng AB tương ứng quá trình làm nóng tới nhiệt độ (th)có sự tạo hơi.(Gọi là nhiệt độ sôi hay nhiệt độ bão hoà) Khoảng BC diễn ra quá trình sinh hơi -Hơi sinh ra được gọi là hơi bão hoà và đặc trưng... λấψ τρονγ θυ〈 τρνη ϖ=χονστ (đườνγ 1−4), χ∫ν χấπ νηιệτ κηι π=χονστ ηοặχ ϖ=χονστ (đườνγ 2’−3) v=const 3 T p=const 2 2’ p=const p 2 3 v=const 4 4 2’ 1 v=const s Đồ thị T,s Đồ thị p,v Quá trình lý tưởng động cơ đốt trong 1 v 29 1.5 CHU TRÌNH ĐỘNG CƠ NHIỆT  δ 2 Χηυ τρνη τηι ếτ β ị τυ ốχ βιν κη : Νηιệτ νăνγ đượχ τηựχ ηιệν ở 〈π συấτ κηνγ đổι   Θυ〈 τρνη γι©ν ν ο ν νηι τ τươνγ ứνγ σự γι©ν νở σảν πηẩµ... µộτ λượνγ: 1 A  Τổνγ đạι σố λượνγ đιệν νăνγ νηậν đượχ ϖ◊ τοả ρα đượχ βιếν τη◊νη χνγ χủα θυ〈 τρνη: B  l=q1-q2 qθυ〈= ∫ T 'λpượνγ νηιệτ χυνγ χấπ γọι λ◊ ηệ ds Τỷ λệ γιữα χνγ σινη ρα χủα µι χηấτ τρονγ 2 τρνη ϖ◊ σ νηι τ χη (ηι υ συ τ νηι τ) χ α χηυ τρνη: A l = q1 − q2 B A q2 2 sa sb s Đồ thị T-s đối với chu trình tuần hoàn l q1 − q2 η= = q1 q1 23 1.3 ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG HỌC THỨ HAI  Địνη λυậτ: Τρονγ... π τρονγ χηυ τρνη: θ1=ι6−ι4  Χνγ τηưχ ηιệν βởι τυốχ βιν: λ=ι6−ι2’  Ηιệυ συấτ χủα χηυ τρνη: T T1 5 T4 4 T2 lci i6 − i2 ' ηt = = q1 i6 − i3 1 3 3’ 6 2’ 2 ∆s’ ∆s Chu trình động lực hơi trong đồ thị T,s 31 CHƯƠNG 2 - CƠ SỞ TRAO ĐỔI NHIỆT 2.1 ΧℑΧ ∆ ẠΝΓ ΤΡΑΟ ĐỔΙ ΝΗΙ ỆΤ  Τραο đổι νηιệτ λ◊ θυ〈 τρνη τρυψềν νộι νăνγ τηυậν νγηịχη τρονγ κηνγ γιαν ϖ◊ đượχ θυψ ướχ βằνγ χηνη λệχη γι〈 τρị νηιệτ độ  Đιềυ κιệν... υ τη χ τνη ν ι ν νγ: ∆υ=χϖ(Τ2−Τ1) Χνγ νγο◊ι : v2 l = ∫ pdv = p(v2 − v1 ) = R (T2 − T1 ) v2 v1 q p = cv (T2 − T1 ) + ∫ pdv = cv (T2 − T1 ) + R(T2 − T1 ) = (cv + R )(T2 − T1 ) v1 13 Phương trình Meier và Entanpi  Πηươνγ τρνη Μειερ: Νηιτ δυνγ ρινγ κη λ τưởνγ τρονγ θυ〈 τρνη đẳνγ 〈π χπ,ϖớι 1κγ χηấτ κη: θπ=χπ(Τ2−Τ1) => χπ=χϖ+Ρ  χπ−χϖ=Ρ Πηươνγ τρνη Μειερ τηể ηιệν µốι θυαν ηệ γιữα νηιệτ δυνγ ρινγ...II CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG ĐỒ THỊ T,s VÀ i,s CHU TRÌNH TUẦN HOÀN Χ〈χ θυ〈 τρνη νηι ệτ độνγ η ọχ:  Θυ〈 τρνη νγ τχη (ϖ=χονστ)  Θυ〈 τρνη νγ 〈π (π=χονστ)  Θυ〈 τρνη νγ νηι τ (Τ=χονστ)  Θυ〈 τρνη ο ν νηι τ (δθ=0)−λ◊ θυ〈 τρνη ξẩψ ρα κηνγ . NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN Dương Trung Kiên Khoa_Quản lý năng lượng Trường_ĐH Điện lực 2 NỘI DUNG  Πη ν Ι: Χ σ λ τηυψ τ χ α. νγ τ〈χ ϖ ι νηαυ ϖ◊ ϖ ι µι τρ νγ ξυνγ θυανη.ệ ậ ằ ố ươ ớ ớ ườ  Ví dụ: Khí được nén hoặc giãn nở trong xi lanh có pittông chuyển động  Χ〈χ τηνγ σ νηι τ νγ η χ χ β νố ệ độ ọ ơ ả βι υ δι ν τρ. χ ϖ◊ο νηαυ ϖ◊ τη ηι ν β νγ πη νγ τρνη τρ νγ τη〈ι χố ố ệ ụ ộ ể ệ ằ ươ ạ  α µι χη τ 4 Khí lý tưởng  Κη λ τ νγ χ ηι υưở đượ ể λ◊ µ τ τ π η π (χη τ κη) γ µ χ〈χ πη ν τ ϖ τ χη τ ◊ν ộ ậ ợ