GT10MD, 25 MW, 35%, 7700 rpm. Enhet Gasturbin Gasgenerator Kraftturbin Generator KT T G. Lars Bäckström , 07, 09, 14

Transkript

1 Gasturber F3-F6 GD, 5 W, 35%, 77 r Ehet Gasturb Gasgeerator ratturb Geerator B G Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4

2 G35D, 7 W, 63 r, 3% Bräkaare start Last L H H L ratturb Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4

3 urbes axeleekt Vi deierar turbes tryckkvot so, (), Frå terodyaike har vi de isetroiska verkgsgrade: W i i verkligt () Wax arbete i i, S För etal gäller di c d och ör e erekt beror te c av teerature, vilket ger, S, S (4) Frå terodyaike har vi äve att ör e reversibel (adiabatisk isetroisk) rocess gäller, S Etaliskge geo turbe ka då skrivas, ha (4) och (5) (4) i c, S c, S c, S c (5) i c (7) Frå terodyaike har vi axeleekte eligt i (5) (8) För etal gäller di c d och ör e erekt beror te c av teerature, vilket ger c (9) Isättg av (7) i (8) ger ett alterativt tryck ör axeleekte c () Ur (9) och () ka vi äve lösa losteerature eligt () Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 3

4 Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 4 k d dk asslödet idigare har vi aroxierat strögsörluster i avsitte uar och läktar eligt: k Detta sabad örsätter att riktiostalet är oberoede av lödet, vilket det är vid höga e och åttliga lödesädrgar. Desso örsätts att tryckörädrge är så lite att desitete ka betraktas so kostat. O tryckörädrge är så stor att desitete åverkas ka vi ställa u öljade dieretialekvatio där desitete beror å trycket: dk d eller dk d Desitete ka aroxieras ed hjäl av alläa lage eligt: Vilket satt blir: dk d Itegrerar vi både höger- och västerled rå lågt tryck till högt tryck ebär det: k dk d k dk d k k Avädg av alläa lage ige ger: k k asslödet blir då: C k

5 asslödet geo e turb öljer aroxiativt det ova härledda sabadet och reseteras i kurslitterature å öljade or: C v Där C är turbkostate, de eektiva strögsarea ( ) es tryck öre och eter turbe (a) v es volyitet öre turbe ( 3 /kg) urbkostate åverkas i viss å av turbes varvtal. ed hjäl av desitete ör e ideal,, ka sabadet ova ooras eligt: v C C C C C C Eller so två avädbara roortioaliteter Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 5

6 De ekla turbrocesse G B 3 otalverkgsgrade ges av tot Q B 4 Försätter vi erekt ed kostat c ka vi trycka det so uktio av teeraturera: Q c B c c tot Utlosteerature rå koressor ka beräkas eligt tidigare härlett sabad O blir detta: dvs och Och losteerature rå turbe eligt sabadet ylige härlett O vi örsätter både koressor och turb so ideala ( ) år vi tot Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 6

7 Olika odiiergar av de ekla turbrocesse G 3 4 B 6 5 ed hjäl av e väreväxlare ka a yttja e del av de avörlustera till att hjäla bräkaare att vära le. Ger högre verkgsgrad. G B 7 ed hjäl av e ellakylare säks losteerature till det adra koressorsteget, vilket ebär att dre arbete behöver avädas ör koressio. Lägre teeratur ebär också lägre krav å kostruktiosaterial. illsaas ed väreväxlare höjs verkgsgrade och eekte. G 3 4 B 6 7 Uteekte höjs ed e ellakylare tack vare skat koressorarbete. O ellakylara kyler till krävs st koressorarbete vid steg ed lika stor tryckkvot. Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 7

8 G 3 4 B B 5 6 ellaörbräare ger ökat arbete, e skad verkgsgrad. G B E searat lastturb är gaska valigt. ed hjäl av de kostruktioe ka a ta stora startoet vid låga varvtal. Desso krävs e dre startotor, eterso de te behöver dra laste. 4 G 3 I e sle turb tillörs och bortörs väre ed hjäl av väreväxlare. Ädeler har högt,67, vilket ebär att a te behöver ha lika stor tryckkvot ör att uå öskad teeraturörädrg. Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 8

9 G 3 4 B Väresyste E elgeererade turb ka ugera so läkt i e väreaa. Bräkaare B och de adra väreväxlare är de valiga väreaa. Geo att lacera bräkaare eter turbe ka a elda dre rea bräsle a att riskera slitage och belägggar å turbe. Desso behöver bräkaare te vara trycksatt. axialeekt är kratigt beroede av losteerature. Vidare ser a i igure ova att verkgsgrade sjuker kratigt vid dellast. Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 9

10 Exeel : Övgsugit 8 8. Ett eaxligt turbaggregat eligt igur driver e geerator ed kostat varvtal. Vid ull last är lasslödet kg/s, varvtalet 8 r/ och bräkaarteerature 85C. Hur örädras axeleekte till geerator då bräkaarteerature reduceras till 65C? urbverkgsgrade är i båda alle 9 %. c = kj/kg κ=,4 =88 = bar G B 3 4 O vi örsuar tryckallet över bräkaare har turbe saa tryckkvot so koressor i dea kolg. asslödet geo turb och koressor ka också aroxieras till att vara lika stora då bräslelödet är ycket dre ä llödet. Fall A. Bräkaarteeratur 3,A = 85C = 3 Diagraet stäer ed koressors losdata. ed asslödet A kg/s och varvtalet 8 r/ ka vi i diagraet avläsa koressors isetroiska verkgsgrad till, 8 och tryckkvote till 3, 9. A oressors axelarbete: A c 88 7, A A 3,9 7 kw A,8 urbes axelarbete: 7, A A c 3, A A 3,9 3,9 356 kw Gasturbes axelarbete blir då: A, A, A kw A Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4

11 Fall B. Bräkaarteeratur 3,B = 65C = 93 asslödet geo turbe ka atas ölja sabadet: C 4 3 För att bestäa turbkostate klusive övriga kostater stoar vi värde rå all A: C 3, A A 4 A 3,9 3 88,9 asslödet geo turbe i all B öljer då sabadet: 88,9 88,9 93 3, B,96 Beräkat ör ågra tryckkvoter år vi asslöde eligt eda, vilket ritas i diagraet. 5,7 3 8,8 4,33 Dea kurva skär koressors 8 r/ vid B, 4 kg/s och B 3, 7. oressors isetroiska verkgsgrad avläses till is, B, 77 oressors axelarbete: B c,4 88 7, B B 3,7 763 kw is, B,77 urbes axelarbete: 7, B B c 3, B is, B,4 93,9 3,7 694 kw Gasturbes axelarbete blir då: B, B, B kw Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4

12 Exeel: etae E ekel turbrocess har koletterats ed e ellakylare och väreväxlare. ellakylge so återger le dess losteeratur 88, delar koressioe i två steg ed lika tryckörhållade. Väreväxlare har e teeraturverkgsgrad å,7. rocesses tryckörhållade är 9 och bräkaarteerature är. Bestä rocesses teriska verkgsgrad o verkgsgrade ör koressorera och turbe är,85. (c= kj/kg, κ=,4) Lösgsörslag: Ur texte år vi att: V B V X 7 oressorera: 9 3,4 88,4 88 3,85 43 c c c c urbe:,4, , c c c 6 7 Väreväxlare: VV, Q c c c Bräkaare: B 6 5 rocesses verkgsgrad: tot Q axel B Q 436 c 5 c 5 c 5 c 86 5 B 36% Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4

13 Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 3 Jetdrit Ett radrivgsaskeri rör sig raåt ed hastighete c. Frå askes reeressyste tar de eot ett asslöde ed hastighete c so de accelererar till. De radrivade krate blir då: F De yttiga radrivgseekte blir F c F De av aske tillörda eekte är Seda har vi e örlusteekt,, vilket eligt de stillaståede betraktare otsvarar rörelseeerg hos det ströade asslödet roulsiosverkgsgrade ka då tryckas Vilket ör e ask ed ett lo ka öreklas till: Har a ett radrivgsaskeri ed lera lo ed olika hastigheter ka a suera de bidragade kratera rå de olika loe eligt: F F F tot De totala yttiga eekte, tot tot F De av aske tillörda eekte,,, tot roultiosverkgsgrade ka då beräkas eligt tot tot,, c

14 Exeel å kostruktioer E ekel turb har å grud av de höga loshastighete e gaska låg roulsiosverkgsgrad. Låter a turbe driva e roeller år a e ycket högre roulsiosverkgsgrad, e roellers setshastighet begräsas av ljudhastighete. Det ebär att lyghastighete är begräsad till högst 8 k/h. I e byassotor slier a roellers hastighetsbegräsg. Fläkte ka kostrueras så att lhastighete relativt läktskovlara blir i stort sett oberoede av lyglaets art. Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 4

15 ed hjäl av e eterbräkaare ka a höja dragkrate betydligt, e verkgsgrade å eterbräkaare är ycket låg. E yrdubblg av totala bräslelödet ka ge 6% ökad dragkrat. O a ka öka turblosteerature år a både högre eekt och verkgsgrad. Därör örsöker a kyla skovlara å avacerade turber. all högtryckt l avtaas rå koressor och leds geo radiella kaaler i turbskovlara. Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 5

16 Exeel: Jetdrit Gasgeerator i e jetotor har öljade data: Ilosdata: 6, 8 bar, 7 kg/s, c, kj/kg,, 4 oressors isetroa verkgsgrad är 85% Bräkaarteerature är vid ett tryck å bar urbes isetroa verkgsgrad är 8% Försua eekttaget rå övriga hjälsyste sat betrakta asslödet so kostat. a) Beräka turbes losteeratur, 4, och lostryck, 4. b) Beräka jetotors radrivgskrat vid lyghastighete /s. is. De askeekt so detta ustycke tillör de ströade era ka beräkas å saa sätt so axeleekte ör e turb ed isetroa verkgsgrade 9%. ustycke 5 B 3 4 Lösgsörslag: a) För att kua beräka 4 åste vi veta hur stort arbete so turbe tar. Vi käer tryckkvote ör koressor, e te ör turbe. urbe driver edast koressor, så: dvs c c eerature eter koressor beräkas ha det vi vet o koressor:,4 6,4 6,85,8 Och då ka vi å ra teerature eter turbe eligt: urbes tryckkvot ka lösas ur sabadet ör turblosteeratur eligt Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 6

17 Utlostrycket ka beräkas eligt: ,94 bar 3,8 Svar: urbes losteeratur är 743 och dess lostryck är,9 bar. 7 b) ustyckets eekt beräkas eligt: c 4 c 4, ,9 467,8 kw Utloshastighete relativt askes lyghastighet ka lösas ur sabadet: /s 7 Fradrivgskrate ka seda beräkas rå F , kn 7 Svar: de radrivade krate är 7 kn 4 5 roulsiosverkgsgrade: 5% 58 otalverkgsverkgsgrade: F 67 Q c 7 67 B 3 6% Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 7

18 Saaattg ek ugiter 7, 7, 74, 75, 76, 8, 83 oressor ryckkvot,, Axeleekt i c c, Utlosteeratur urb ryckkvot,,,,, Axeleekt i c c, Utlosteeratur,,, asslöde C,,,,,,, Väreväxlare erisk verkgsgrad VV Q Q ax eeraturörädrg (ör strö ed lägst teriskt löde) VV Hot, Cold, Jetdrit Fradrivgskrat F Nyttig radrivgseekt F Förlusteekt askeekt roulsiosverkgsgrad Lars Bäckströ 4--, 7, 9, 4 8