CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƢỚC

Công (Work) 2. Nhiệt lượng (Heat) 3. Nhiệt dung riêng (Specific heats) 4. Định luật nhiệt động thứ nhất (The First Law of Thermodynamics) 5. Các quá trình nhiCHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƢỚC CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƢỚC CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƢỚC CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC HƠI NƢỚC ệt động cơ bản của khí lý

1

CHƯƠNG 5

CHU TRÌNH THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC

HƠI NƯỚC

(VAPOR POWER CYCLES)

1 Khái niệm chung

2 Chu trình Rankine

3 Chu trình quá nhiệt trung gian

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

2

1 Khái niệm chung

Sử dụng hơi làm môi chất

Chu trình thiết bị động lực hơi nước

3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

4

Lò hơi

6

Turbine

7

Turbine

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

8

Turbine

9

Thiết bị ngƣng tụ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

10

2 Chu trình RANKINE (Rankine cycle)

a) Isentropic compression in a pump b) Constant pressure heat addition in a boiler c) Isentropic expansion in a turbine

d) Constant pressure heat rejection in a condenser

Công sinh ra của turbin

Công tiêu hao trong quá tình nén nước của bơm

Công sinh ra của chu trình

Hiệu suất của chu trình

Tiêu hao hơi d : lượng hơi cần để tuabin sản xuất ra công suất 1 kWh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

14

Cân bằng nhiệt bình ngưng

• Về phía hơi:

•Về phía nước giải nhiệt:

Cân bằng nhiệt trong lò hơi

•Về phía hơi:

•Về phía dầu (chất đốt)





17

• Về phía hơi:

•Về phía nước giải nhiệt:

Cân bằng nhiệt trong lò hơi

•Về phía hơi:

•Về phía dầu (chất đốt)





TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

18

MỘT SỐ VÍ DỤ CHU TRÌNH

RANKINE

Ví dụ 1: Khảo sát chu trình Rankine làm việc với các thông số sau:

 Hơi vào tuabin có p 1 = 30 bar, t1 = 450 0 C

 Nhiệt độ hơi vào bình ngưng hơi t 2 = 40 0 C

 Năng suất lò hơi 30 tấn/h

Khi tính toán có xét đến công của bơm cấp

Xác định:

a) Thông số trạng thái tại các điểm 1,2,3,4

b) Hiệu suất nhiệt của chu trình

c) Lưu lượng nước cần phải cung cấp để giải nhiệt cho bình ngưng Biết độ chênh lệch nhiệt độ giữa nước vào và nước ra khỏi bình ngưng là 6 0 C

Cho nhiệt dung riêng của nước c pn =4,18 kJ/kgK

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

20

Ví dụ 2 : Chu trình thiết bị động lực hơi nước làm việc với các thơng số như sau:

áp suất làm việc của lị hơi là 80 bar

áp suất và độ khơ của hơi nước sau khi ra khỏi tuabin lần lượt là 0,05 bar và 0,8

Bỏ qua cơng tiêu hao cho bơm cấp,

Xác định:

a) Hiệu suất nhiệt của chu trình

b) Lưu lượng nước giải nhiệt cho bình ngưng,

biết độ chênh lệch nước giải nhiệt vào và ra khỏi bình ngưng là 6 0 C

Cho cơng suất của tuabin là 40MW

21

Ví dụ 3: Khảo sát chu trình thiết bị động lực hơi nước cơ bản hoạt động với các thông số sau:

Hơi vào tuabin có áp suất 100 bar, nhiệt độ 500 0 C

Bình ngưng làm việc ở áp suất 0,08 bar

Lưu lượng nước giải nhiệt cho bình ngưng là 10 4 m 3 /h, với độ chênh lệch nước giải nhiệt vào và ra khỏi bình ngưng là 5 0 C

Khi tính toán có xét đến công tiêu hao cho bơm cấp

Xác định:

a) Công suất nhiệt cần cung cấp và lượng tiêu hao nhiên liệu cho chu trình Biết lò hơi sử dụng dầu FO có nhiệt trị là 9800 kcal/kg và hiệu suất lò hơi là 90%

b) Hiệu suất nhiệt của chu trình Hiệu suất lớn nhất mà chu trình đạt được là bao nhiêu?

23

nhiệt trung gian, các thông số cần thiết như sau:

 Hơi vào tầng đầu của tuabin p 1 = 10 MPa, t 1 = 450 0 C

 Hơi vào bộ quá nhiệt trung gian là hơi bão hòa khô (x 2 = 1)

 Hơi ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian có nhiệt độ t 3 = 450 0 C

 Áp suất ngưng tụ của bình ngưng p 4 = 0,05 bar

Khi tính có xét đến công tiêu hao của bơm cấp

Xác định:

1/ Biểu diễn chu trình trên đồ thị T-s

2/ Tính hiệu suất nhiệt  t của chu trình

3/ Nếu công suất phát trên trục tuabin là N T = 100 MW thì năng suất lò hơi là bao nhiêu T/h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

24

Ví dụ 5 : Một thiết bị động lực hơi nước hoạt động theo chu trình quá nhiệt trung gian có các thông số làm việc như sau:

Hơi vào tuabin cao áp có áp suất 16 MPa, nhiệt độ 600 0 C

Áp suất trung gian là 3 MPa

Hơi ra khỏi bộ quá nhiệt trung gian có nhiệt độ 600 0 C

Áp suất ngưng tụ của bình ngưng là 0,006 MPa

Khi tính toán bỏ qua công tiêu hao của bơm cấp

a) Biểu diễn chu trình trên đồ thị T-s

b) Tính hiệu suất nhiệt của chu trình

c) So sánh với hiệu suất nhiệt của chu trình Rankine có cùng thông số làm việc

25

 Áp suất và nhiệt độ hơi nước trước khi vào tuabin cao áp là p 2 = 120 bar,

t 2 = 600 0 C

 Áp suất hơi nước sau khi ra khỏi tuabin cao áp là p 3 = 14 bar

 Nhiệt độ hơi nước sau khi ra khỏi bộ quá nhiệt là t 4 = 450 0 C

 Áp suất hơi nước sau khi ra khỏi tuabin hạ áp là p 5 = 0,06 bar

 Lưu lượng hơi tuần hoàn là G = 300 tấn/h

Bỏ qua công bơm, hãy xác định:

a) Entanpy tại các điểm trên chu trình

b) Hiệu suất nhiệt của chu trình

c) Lưu lượng nước giải nhiệt cho bình ngưng nếu biết độ chênh lệch nhiệt độ nước giải nhiệt vào và ra khỏi bình ngưng là 6 0 C

d) Lò hơi sử dụng nhiên liệu là dầu FO, biết nhiệt trị riêng của dầu FO là

10000 kcal/kg Xác định lượng tiêu hao nhiên liệu của lò hơi trong 1 giờ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

26

HẾT CHƯƠNG 5