Die Grundlagen von Dampfkraftwerken

Clausius-Rankine-Kreisprozess: Umwandlung von Wärme in Arbeit mit dem Dampfkraftprozess (Juni 2019).

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Anonim

Dampfturbine

Das Leben der Dampfturbine ist im Allgemeinen extrem lang. Es gibt Dampfturbinen, die seit über 50 Jahren in Betrieb sind. Überholintervalle werden in Jahren gemessen. Bei richtiger Bedienung und Wartung (einschließlich der richtigen Kontrolle der Kesselwasserchemie) sind Dampfturbinen äußerst zuverlässig.

Die Grundlagen der Dampfkraftwerke (Foto: Alstoms "ultra-superkritische" Dampfturbine im Kraftwerk Boxberg in Deutschland kann 600 MW produzieren; Kredit: GE)

Sie erfordern kontrollierte thermische Transienten, da sich das massive Gehäuse langsam erwärmt und die unterschiedliche Ausdehnung der Teile minimiert werden muss.

In Bezug auf die Umwelt: Die mit einer Dampfturbine verbundenen Emissionen hängen von der Quelle des Dampfes ab. Dampfturbinen können mit einem Kessel verwendet werden, der eine beliebige oder eine Kombination aus einer großen Vielfalt von Brennstoffquellen zündet, oder sie können mit einer Gasturbine in einer kombinierten Zykluskonfiguration verwendet werden.

Dampfkraftwerke Zyklen

Rankine-Zyklen beschreiben den Betrieb von Dampf-Wärmekraftmaschinen, die üblicherweise in Kraftwerken anzutreffen sind, wie hier in 1 schematisch gezeigt ist.

In solchen Dampfkraftwerken wird Energie durch abwechselndes Verdampfen und Kondensieren eines Arbeitsfluids erzeugt (in vielen Fällen Wasser, obwohl auch Kühlmittel wie Ammoniak verwendet werden können).

Abbildung 1 - Einfacher Rankine-Zyklus

Es gibt vier Prozesse im Rankine-Zyklus, die jeweils den Zustand der Arbeitsflüssigkeit ändern. Diese Zustände sind durch die Nummer in Abbildung 1 gekennzeichnet.

Prozess 1-2s - Zuerst wird das Arbeitsmedium (idealerweise isentropisch) mit einer Pumpe von niedrigem auf hohen Druck gepumpt. Pumpen erfordert eine Leistungsaufnahme (zum Beispiel mechanisch oder elektrisch).

Prozess 2s-3 - Die Hochdruckflüssigkeit tritt in einen Kessel ein, wo sie durch eine externe Wärmequelle auf einen konstanten Druck erhitzt wird, um ein gesättigter Dampf zu werden. Gemeinsame Wärmequellen für Kraftwerkssysteme sind Kohle, Erdgas oder Kernkraft.

Prozess 3-4s - Der gesättigte Dampf expandiert durch eine Turbine, um eine Leistungsabgabe zu erzeugen. Idealerweise ist diese Erweiterung isentropisch. Dies verringert die Temperatur und den Druck des Dampfes.

Prozess 4s-1 - Der Dampf tritt dann in einen Kondensator ein, wo er abgekühlt wird, um eine gesättigte Flüssigkeit zu werden. Diese Flüssigkeit tritt dann wieder in die Pumpe ein und der Zyklus wiederholt sich.

In tatsächlichen Situationen arbeiten sowohl die Wasserpumpen als auch die Dampfturbinen nicht isentropisch, und Verluste führen zu einem höheren Energiebedarf für das Pumpen und zu weniger Energie, die tatsächlich von Dampf zu den Schaufeln erzeugt wird.

Titel:Die Grundlagen der Dampfkraftwerke - E. Khalil am Lehrstuhl für Mechanische Energietechnik, Universität Kairo, Kairo, Ägypten
Format:PDF
Größe:3, 40 MB
Seiten:41
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Die Grundlagen von Dampfkraftwerken