Lurrunaren bidezko Potentzia Zikloak. Egilea:Iñaki Gómez Arriaran

Transcript

1 Lurrunaren bidezko Potentzia Zikloak Egilea:Iñaki Gómez Arriaran

2 Edukia: Birberotzedun zikloa Ziklo birortzailea Carnot-en zikloa Carnot-en etekina Ziklo konbinatua Lurrunaren bidezko potentzia-zikloak Kogenerazioa Carnot-en zikloa lurrunarekin Rankine-ren zikloa Lurrun-turbina Rankine-ren ziklo erreala Rankine-ren etekinaren hobekuntza Potentzia-zikloak Motor Termikoa

3 Potentzia-zikloak Etengabeko eraldakuntza: energia termikoa lan mekanikoa T = wnetoa (+)

4 Motor Termikoa: Potentzia-ziklo bat burutzeko elkar konektatzen diren itema irekien taldea gune beroa Etekin termikoa: η = W / Q < Q W Q gune hotza

5 Carnot-en zikloa Potentzia-ziklo itzulgarrien erreferentzia prozeu iotermiko itzulgarri (- eta -) prozeu adiabatiko itzulgarri (- eta -) T TFB P TFB TFH TFH v 5

6 Carnot-en etekina Edozein potentzia-ziklorentzat: η= w /q = l q l / q < Carnot-en zikloarentzat: T TFB q =TFB ( - ) l q l=tfh ( - ) TFH ηc = w / q = l q l / q = TFH ( - ) / TFB ( - )= - TFH / TFB η < ηc < 6

7 Carnot-en etekina Carnot-en etekina = f (TFB y TFH) Etekin teoriko maximoa gune berdinen artean jarduten duen edozein ziklo itzulgarrik etekin maximoaz jardungo du ηc = - TFH / TFB hobetzeko irizpide η< ηc < 7

8 Lurrun bidezko potentzia-zikloak Lan-fluidoak faez aldatzen badu lurrun bidezko potentzia-zikloa Fluidoa hautatzeko irizpideak: Segurtauna Mantentzea Ura Ekonomia Baldintza fiikokimikoak 8

9 Carnot-en zikloa lurrunarekin bero-trukatze prozeu iotermikoa, lurrun hezearen aldean bakarrik bideragarria Q lurrunketa T T = kte ; P = kte TFB TFH T = kte ; P = kte kondentazioa Q 9

10 Lurrun bidezko Carnot-en zikloaren eragozpenak - prozeua: Tenperatura maximoa mugatzea - prozeua: Turbinaren irteerako titulu baxuegia - prozeua: Lurrun hezearen konprimatzearazoak Carnot-en zikloa ez da praktikan bideragarria, ez da eredu erreala Rankine-ren zikloa 0

11 Rankine zikloa Bero-jaotze prozeu iobarikoa errazago gauzatzeko Lurruna gainberotu bere Tkritikoa gainetik : Zikloaren Tmax turbinaren irteerako lurrun hezearen titulua Lurruna guztiz kondentatu konpreorea ordez T ponpa erabili Carnot Rankine

12 Lurrun-turbina Rankine-ren zikloa lurrunturbina motako motorean egiten da: wt Turbina q Lurrunorgailua kondentadore a T Ponpa q wp

13 Zikloaren energia-analiia T Turbina adiabatikoa: wt = h h Ponpa adiabatikoa: wp = h h Sutantzia konprimaezina: wp = /ρ ( P P ) Lurrun-orgailua: q =h h Kondentadorea: q =h h η= w /q = (wt l wp l) / q = [ (h h) (h h) ] / (h h )

14 Rankine-ren zikloa Mollier-en diagraman wt q h wt q wp q wp q

15 Ziklo erreala Itzulezintaun naguienak turbinan eta ponpan (marrukadura) entropia ortzea Konduktuetan, lurrun-orgailuan eta kondentadorean zeharreko karga-galerak ura preio handiago batean ponpatuz gainditzen dira Ponpan kabitazioa ekiditeko likidoa azpihoztu Lurrunorgailuko karga-galera h 5 Lurrun-lerroaren itzulezintaunak Turbinaren itzulezintaun ak Ponparen itzulezintaun a kondentadoreko kargaazpihozketa galera 5

16 Rankine-ren ziklo erreala Sinplifikatzeko (zehaztazuna galdu gabe) turbina eta ponparen itzulezintaunak oilik aintzat hartu: Turbinaren barne-etekina: ηt = (h - h) / (h h ) Ponparen barne-etekina: ηp = (h - h) / (h h) h 6

17 Etekinaren hobekuntza ηc = TFF / TFC etekina hobetzeko: Bero-jaotzearen prozeuaren batezbeteko tenperatura handitu Bero-akatzearen prozeuaren batezbeteko tenperatura jaiti Horretarako: Kondentazio-preioa jaiti Gainberotze-tenperatura handitu Galdarako preioa handitu 7

18 Kondentazio-preioa jaiti Baldin Pkondentadorea gune hotzeranzko bero-akatzearen prozeuaren Tbatezbeteko η T c b a Pmin = Pat. θ ura Limitea: Pkond. > Pat. (hozketa-uraren temperaturan) (5 ºC - 0 ºC) + 0 ºC Pkond.= 0,0 bar - 0,0 bar Eragozpena: turbinaren irteerako titulua jeiten da 8

19 Gainberotze-tenperatura handitu Gainberotzea T gune berotik bero-jaotzearen prozeuaren Tbatezbetekoa η Tmax = Tmateriala = 590 ºC T a b Limitea T< Tmateriala: 50 ºC 590 ºC (altzairu herdoilgaitz ferritikoak) 9

20 Galdarako preioa handitu Baldin Pgaldara gune berotik bero-jaotze prozeuaren Tbatezbetekoa η T T a Tmax b Limitea: Pmax. tutueriak eta ekonomia 80 bar (ziklo uperkritikoak: Pgaldara > Pkritikoa ) Eragozpena: turbinaren irteerako titulua jeiten da konponbidea: Birberotzea 0

21 Rankine-en zikloa birberotzearekin Pgaldara handiekin lan egin ahal izateko, turbinaren irteerako titulua jaiti gabe T T = T Lurrin orgailua TAP TBP 6 5 Birberogailu a kondentadorea 6 h T = T Ponpa 5 6 5

22 Birberotze-preioa Pbirberotzea aukeratzeko irizpidea ηmaximoa Pbirberotzea = (/ /) P Birberotze kopurua (birberotze berri bakoitzak etekin baino kotu gehiago dakar) Marrukadura-galerakHobekuntza ekaa preioa altuak erabiltzerakoan titulu baxuak ekiditeko Bero-galerak egiten da oilik Intalazioaren kotua

23 Birberoketadun zikloaren energia analiia Turbina adiabatikoa: wtpa + wtpb TPB = (h h) + (h h) Ponpa adiabatikoa: wp = h6 h5 = /ρ ( P6 P5 ) Lurrun-orgailua: q = (h h6) + (h h) h kondentadorea: q =h h5 6 5 η= w /q = (wt l wb l) / q = = [ (h h) + (h h) (h6 h5) ] / [ (h - h6 ) + (h h) ]

24 Ziklo birortzailea Bero-jaotze prozeuaren Tbatezbetekoa handitzeko: Tgainberotzea P galdara T Thorniketa-ura mugatuta Aurreberotzea : Galdara elikatzen duen uraren T Thorniketa-ura denez ziklo bereko bete prozeu exotermiko batean akaturiko beroaz baliatu horniketa-ura aurreberotzeko birortzea

25 Birortze ideala Etekin handiena birorketa itzulgarria denean: Bero-trukagailu ideala T 5 Birorgailua = 5 Ziklo hau ez da bideragarria: turbinan zeharreko bero-trukagailua dieinatzea zaila turbinaren irteerako titulua baxuegia 5

26 Birberotzea aurreberogailuekin Praktikan turbinatik erauzketak aurreberogailuak elikatzeko: kg eginez ur- Aurreberogailua itxiak Aurreberogailu irekiak ( -x - x ) kg x kg 9 Aurreberogailu itxia ( -x ) kg x kg 6 5 Aurreberogailu irekia x kg 6

27 Aurreberogailuak erabiltzearen abantailak turbinaren potentzia turbinaren azken etapatan lurrun-gatu baxuagoa : maximoa alabeen altuera uniformeagoa galdaran tenperatura-jauzi txikiagoa hodien tentio termikoa baxuagoa Aurreberogailuen bitartez degaifikazioa eta lurrun galerak birjarri 7

28 Aurreberogailu irekiak edo nahaketa-aurreberogailuak T kg 7 x kg kg 6 (-x) kg 5 (-x) kg h x kg BAP 6 5 BBP 7 Aureberogailu irekia

29 Gainazal-aurreberogailua kondentatze-ponparekin T kg kg 7 (-x) kg (-x) kg x kg (-x) kg x kg 9 9 x kg h Erauzket a-lurruna x Horniketaura Ponpa naguia x 7 8 -x x Kondentatu-ponpa 9

30 Gainazal-aurreberogailua lurruntranparekin Erauzketa -lurruna T x Horniketaura kg -x x kg -x 8 x kg x 7 (-x) kg kg Lurrun-tranpa 5 6 kg h (-x) kg x kg

31 Zentral konbentzionala Zentral termiko konbentzionala 7 9 aurreberogailu ( irekia ) Irekia preio atmoferikoa baino handiagoko puntuan kokaturik gaak ateratzeko Betelako funtzioak: Degaifikatzea Lurrun-galerak birjarri

32 Ziklo konbinatua η = ( w GT + wlt ) / ( q EG + q Err.G ) Erregaia Ihe gaak EG. wlt wgt K LT GT Erregaia Airea Errekuperazio galdara Iheako gaen T Lurruna ortu Gehiegizko aire errekari gia errekuperazio galdaran lurrun zikloan erabiltzeko

33 Etekinak Ziklo inplea η = 5-8 % Birberotzerekin η = 8 - % Birberotzearekin eta birorketarekin η = - 8 % Ziko konbinatua η = %

34 Lurrun hezearen konpreioa Lurrun hezearen konpreio ientropikoa (- prozeua) ez da bideragarria: Nahate bifaikoa konprimitzeko, konpreorearen dieinu konplikatua da Konprimitze-lana T

35 Titulu baxuegia Lurrun ae lehorraren zabalkuntza ientropikoa ( -) irteerako titulua baxuegia: ηst alabeen higadura (likido-tanten talkak) T x min> x 0,88 5

36 Zikloaren Tmax-ren muga Tmax = Tkritikoa = 7 ºC T TFH Tmax< TK HO (7 ºC ) ηmax < TFH / (7+7) 6

37 irizpide fiikokimikoak Likatauna Ez olidifikatu 7

38 Mantentze-irizpideak Lubrikanteekiko nahatezina Kimikoki geldoa Korroiorik ez 8

39 Ekonomia irizpideak Merkea Ekuragarria Lurrintze bero or handia guneen tenperaturei dagozkien aetaun-preio onargarriak 9

40 Ziurtaun-irizpideak Ez toxikoa Lehergaitza Suhartezina Narritagaitza 0