Termodynamika pro +EE1 a PEE

Transkript

1 ermodynamika ro +EE a PEE

2 Literatura: htt://home.zcu.cz/~nohac/vyuka.htm#ee [0] Zakladni omocny text rednasek Doc. Schejbala [] Pomocne texty ke cviceni [] Prednaska cislo 7 - Zaklady termodynamiky [3] Prednaska cislo 7 - Zaklady termodynamiky - dolnek [4] Prednaska cislo 8 - echnologie vyroby v elektrarnach [5] Prednaska cislo 9 - yroba el. energie v JE - zakladni omocne obrazky [6] Prednaska cislo 0 - Alternatory (Pro zajemce o detailni rozboz matematickeho modelu alternatoru odkazuji na sekci PJS) [7] Otazky v zkusebnim elektronickem testu [8] Otazky u ustni zkousky

3 Možné zůsoby výroby elektrické energie v současnosti: termodynamická řeměna energie jaderného aliva a salování fosilních aliv v mechanickou energii a následně elektrickou - jaderné a klasické teelné (teelné na fosilní aliva) elektrárny řeměna mechanické olohové a kinetické energie vody v mechanickou energii a následně elektrickou - vodní elektrárny

4 Možné zůsoby výroby elektrické energie v současnosti: řeměna slunečního záření na elektrickou energii (římo nebo zrostředkovaně) - sluneční, větrné, geotermické slaové,

5 Předoklad světového vývoje výroby elektrické energie:

6 Předoklad Evroského vývoje výroby elektrické energie: Jaderné elektrárny Obnovitelné zdroje kromě vodních Ostatní zdroje Uhelné elektrárny odní elektrárny

7 Struktura instalovaného výkonu a vyrobené energie v ČR: Instalovaný výkon yrobená energie

8 Struktura instalovaného výkonu a vyrobené energie v ČR:

9 Struktura instalovaného výkonu a vyrobené energie v ČR:

10 Struktura instalovaného výkonu a vyrobené energie v ČR:

11 Struktura instalovaného výkonu a vyrobené energie v ČR:

12 Struktura sítí v ČR:

13 Struktura sítí v ČR:

14 Struktura sítí v ČR:

15 Struktura sítí v ČR:

16 Struktura instalovaného výkonu a vyrobené energie v ČR:

17 Struktura instalovaného výkonu a vyrobené energie v ČR:

18 Struktura instalovaného výkonu a vyrobené energie v ČR:

19

20 Struktura instalovaného výkonu a vyrobené energie v ČR:

21 Závěr: ýroba elektrické energie v České reublice je v nejbližší budoucnosti možná ředevším na základě termodynamických řeměn vodní áry.

22 Dělení energetických výroben: Podle druhu vyráběné energie: (kondenzační) elektrárny telárny výtony (kotelny) Podle druhu nasazení v denním digramu zatížení: základní (do P MIN ) ološičkové (do P S ) šičkové (do P MAX )

23 Základy termodynamiky KFY / FYE:

24 Základní termodynamické veličiny: telota míra kinetické energie elementárních částic hmoty daná translačním, rotačním a vibračním charakterem C, K tabs0 73.5C 0 K

25 Základní termodynamické veličiny: M m A mol M kg N částic A mol

26 Základní termodynamické veličiny:

27 Základní termodynamické veličiny:

28 Základní termodynamické veličiny: - +

29 Základní termodynamické veličiny: - +

30 Základní termodynamické veličiny:

31 Základní termodynamické veličiny:

32 Základní termodynamické veličiny:

33 Základní termodynamické axiomy: Stavová rovnice lynu: r m. ermodynamický zákon: a v u w h g q v u w h g,,,, v u w h,,,, v u w h Q a

34 Základní termodynamické axiomy: Stavová rovnice lynu: r m. ermodynamický zákon: Pro vodní turbíny: 0 w w h h g a i i Pro arní turbíny: 0 0 i i a w w h h

35 Základní termodynamické děje: Zákon Gay-Lussacův-děj izobarický:. konst. konst Ze stavové rovnice lynu 0 ) ( ) ( P a a d r d r d d di d v di d c d r d c d d c da du dq

36 Základní termodynamické děje: Zákon Gay-Lussacův-děj izobarický: dq c d P d S ds c c ln c ln P P P

37 Základní termodynamické děje: Zákon Gay-Lussacův-děj izobarický: A Q, I A Q S I c P I ln c P ln

38 Základní termodynamické děje: Zákon Charlesův - děj izochorický: a a konst. konst. dq du da 0 d c d d Ze stavové rovnice lynu c d du

39 Základní termodynamické děje: Zákon Charlesův - děj izochorický: dq c d d S ds c c ln c ln

40 Základní termodynamické děje: Zákon Charlesův - děj izochorický: A A Q S U c U ln c ln

41 Základní termodynamické děje: Zákon Boyle-Mariotův-děj izotermický: Ze stavové rovnice lynu. konst. konst r r r d dv a da da da d c da du dq a a d d d konst ln ln ln 0 0 ) (.

42 Základní termodynamické děje: Zákon Boyle-Mariotův-děj izotermický: ln ln ln r r r A da dq dq ds S. konst

43 Základní termodynamické děje: Zákon Boyle-Mariotův-děj izotermický: A A =A=Q Q A A r ln r ln Q S A r ln A r ln

44 Základní termodynamické děje: Děj adiabatický:. 0 ln 0 ln ln , konst d d d d d d c c c d d c da di dq d d c da du dq konst konst q s P P

45 Základní termodynamické děje: Děj adiabatický: r r Dosazením za tlak ze stavové rovnice lynu: Podobně dosazením za objem oět ze stavové rovnice lynu: r r

46 Základní termodynamické děje: Děj adiabatický: Dosazením za : a 0 r r r c a du da dq

47 Základní termodynamické děje: Děj adiabatický: A Q S 0 0

48 Základní termodynamické děje: =konst. =konst. q, s = konst. /=konst. =konst =konst dq di=c P d dq da, da dq 0 a =( - ) u r a ln q a r a

49 Ideální termodynamické cykly: Obecný ideální termodynamický cyklus: du U 0 dq da A L QP Q 0

50 Ideální termodynamické cykly: Carnotův cyklus: - sestává ze dvou izoterm a dvou adiabat S S S S S S Q Q Q P O P

51 Ideální termodynamické cykly: Carnotův cyklus: htt://

52 Ideální termodynamické cykly: Carnotův cyklus: ln ln r r Q Q P O První adiabata Druhá adiabata

53 Ideální termodynamické cykly: Jouleův-Braytonův cyklus lynové turbíny: - sestává ze dvou izobar a dvou adiabat

54 Ideální termodynamické cykly: Jouleův-Braytonův cyklus lynové turbíny: - sestává ze dvou izobar a dvou adiabat i i l C D B C A B D C dod zisk A D B C O P i i i i a a l i i i i q q l

55 Ideální termodynamické cykly: Jouleův-Braytonův cyklus lynové turbíny: B C P A D P B C A D P O c c i i i i Q Q Zavedením: B A - komresní oměr B C - izobarický součinitel A B B A A B A->B adiabata

56 Ideální termodynamické cykly: Jouleův-Braytonův cyklus lynové turbíny: B->C izobara C C B B C B A

57 Ideální termodynamické cykly: Jouleův-Braytonův cyklus lynové turbíny: adiabaty A->B a C->D mají stejné mezní tlaky: A A C D A B D C C D C D B A C D D C A B B A D A C B konst.

58 Ideální termodynamické cykly: Jouleův-Braytonův cyklus lynové turbíny: C D C D A A A A B C P A D P B C A D P O c c i i i i Q Q

59 Cyklus s lynovou turbínou: Jednoduchá raktická realizace:

60 Cyklus s lynovou turbínou: Praktická realizace s výměníkem tela a rozdělenou turbínou:

61 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Cyklus sestává ze dvou izobar a dvou adiabat v rostředí vody, mokré a suché vodní áry: K = 647,30 K = C K =.3 MPa

62 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Izobara v rostředí vody, mokré a suché vodní áry:

63 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Izochora v rostředí vody, mokré a suché vodní áry:

64 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: ermodynamické děje v rostředí vody, mokré a suché vodní áry: Diagram -S n konstantní

65 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: ermodynamické děje v rostředí vody, mokré a suché vodní áry: Diagram - n konstantní

66 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: ermodynamické děje v rostředí vody, mokré a suché vodní áry: Diagram i-s n konstantní

67 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: oblasti mokré áry zavádíme veličinu suchost: x m / m // m // 0; s s / i i v v / / i x x x s // v // / s / i v Index znamená sytou kaalinu tedy (x =0) Index znamená sytou áru tedy (x =) // /

68 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Mezní hodnoty veličin ro sytou kaalinu a sytou áru:

69

70 i

71 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: ermodynamické děje v rostředí vody, mokré a suché vodní áry: Diagram -S Diagram i-s

72 konst. konst.

73 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Základní oběh a schéma arní elektrárny:

74 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Diagram -S: - adiabatická komrese v hlavním oběhovém čeradle (naáječce)

75 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Diagram -S: - izobarický ohřev v ohříváku - ekonomizéru (součást kotle)

76 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Diagram -S: - 3 izobarický a současně izotermický var ve výarníku (součást kotle)

77 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Diagram -S: 3-4 izobarické řehřátí áry v řehříváku (součást kotle)

78 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Diagram -S: 4-5 adiabatická exanze áry v turbíně

79 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Diagram -S: 5 - izobarická a současně izotermická kondenzace v kondenzátoru

80 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Diagram i-s: kd (kondenzát) nv (naájecí voda) 4 a (admisní ára) e,k (ára o exanzi)

81 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Diagram i-s:

82 Cyklus Clausius-Rankin arní turbíny: Diagram -:

83 Účinnost C-R cyklu arní turbíny: yšetření z diagramu -S: Q Q O P Q P Q Q P O

84 Účinnost C-R cyklu arní turbíny: yšetření z diagramu -S: 40% (!) Q Q O P Q P Q Q P O

85 Účinnost C-R cyklu arní turbíny: yšetření z diagramu i-s: l i a i e l i a i kd

86 Účinnost C-R cyklu arní turbíny: ýočet z diagramu i-s: a t i a a a 6.5 MPa, 430C 345 kj / kg i a t a

87 Účinnost C-R cyklu arní turbíny: Adiabatická exanze v turbíně: i a a t kd e 37C 6.4 kpa i e 040 kj / kg t a h h ad ad i a i 05 e kj / kg i e t kd

88 Účinnost C-R cyklu arní turbíny: Parametry kondenzátu: i i kd kd t kd c ikd 54.9 had i i kJ a kd kj / kg / kg 0.39