VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ SMÍŠENÝ TEPELNÝ CYKLUS DIPLOMOVÁ PRÁCE FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ENERGETICKÝ ÚSTAV BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ENERGETICKÝ ÚSTAV FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING ENERGY INSTITUTE SMÍŠENÝ TEPELNÝ CYKLUS COMBI-CYCLE POWER PLANT DIPLOMOVÁ PRÁCE MASTER'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR Bc. ANDRIY TKACHUK Ing. JIŘÍ ŠKORPÍK, Ph.D. BRNO

2 Vysoké učení technické Brně, Fakulta strojního inženýrstí Energetický ústa Akademický rok: / ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE student(ka): Bc. Andriy Tkachuk který/která studuje magisterském naazujícím studijním rogramu obor: Energetické inženýrstí (3T35) Ředitel ústau Vám souladu se zákonem č./998 o ysokých školách a se Studijním a zkušebním řádem VUT Brně určuje následující téma dilomoé ráce: anglickém jazyce: Smíšený teelný cyklus Combi-cycle ower lant Stručná charakteristika roblematiky úkolu: Nárh a ýočet smíšeného teelného cyklu "Graz". Dilomoá ráce naazuje na stejnojmenou bakalářskou ráci studenta. Cíle dilomoé ráce: () Energetická bilance cyklu. () Idetifikace ztrát cyklu a jejich ýočet či odhad. (3) Výočet hlaních rozměrů turbosoustrojí. () Základní ýkres turbosoustrojí. (5) Vli změny aramatrů na ráci zařízení ro realizaci cyklu.

3 Seznam odborné literatury:. J. Kadrnožka, Teelné turbíny a turbokomresory I - základy teorie ýočtu, ydalo Akademické nakladatelstí CERM, s.r.o.,, ISBN: J. Kadrnožka, Teorie loatkoých strojů, Vysoké učení technické Brně, 99, ISBN 8 75 X. 3. J. Krbek, Teelné turbíny a turbokomresory, Vysoké učení technické Brně, 99, ISBN J. Škorík, Loatkoé stroje, dostuné z oei.fme.utbr.cz/jskorik/inde.html Vedoucí dilomoé ráce: Ing. Jiří Škorík, Ph.D. Termín odezdání dilomoé ráce je stanoen časoým lánem akademického roku /. V Brně, dne 7.. L.S. doc. Ing. Zdeněk Skála, CSc. Ředitel ústau rof. RNDr. Mirosla Douoec, CSc. Děkan fakulty

4 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus ABSTRAKT Tato dilomoá ráce naazuje na stejnojmennou bakalářskou ráci. Zabýá se smíšeným teelným cyklem, jehož hlaní ředností je ysoká účinnost a snadné odloučení CO ro jeho uskladnění a další oužití. Dilomoá ráce nás seznamuje s cyklem Graz, jeho teelnou bilancí a základním usořádáním. Samotný ýočet je říloze jako.xls soubor. V záěru ráce se interretuje ýsledek ýočtu a nastiňují se odmínky, za jakých by byl tento rojekt realizoán. ABSTRACT This master thesis follows the bachelor thesis with the same name. It is looks into the analyses of the combi-cycle, the adantage of which is high efficiency and easy searation of CO for its storage and further usage. It introduces the Graz cycle, its thermal balance a basic arrangement. The calculation is attached in a searate.xls file. At the end of the thesis, the result of the calculation is interreted and the conditions under which the roject would be realized are outlined. Klíčoá sloa: Graz cyklus, bezemisní elektrárna, zachycoání CO, metan, teelný cyklus Key words: Graz cycle, zero emission ower lant, CO retention, methane, thermodynamic cycle

5 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus BIBLIOGRAFICKÁ CITACE TKACHUK, A. Smíšený teelný cyklus. Brno: Vysoké učení technické Brně, Fakulta strojního inženýrstí,. 63 s. Vedoucí dilomoé ráce Ing. Jiří Škorík, Ph.D.

6 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem tuto dilomoou ráci yracoal samostatně od edením edoucího dilomoé ráce. Vycházel jsem ři tom ze sých znalostí, odborných konzultací a uedených literárních zdrojů. V Brně, dne. Podis.

7 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus PODĚKOVÁNÍ Rád bych oděkoal Ing. Milanu Kořistoi Ph.D. ze odbornou omoc ři ýočtu této dilomoé ráce. Také bych rád oděkoal Ing. Jiřímu Škoríkoi, Ph.D. za edení této ráce. A samozřejmě také mým rodičům za odoru ři studiu.

8 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus OBSAH ÚVOD... POPIS TEPELNÉHO CYKLU GRAZ.... Předstaení Graz cyklu Výhody Graz cyklu....3 Neýhody Graz cyklu.... Účinnost cyklu Graz....5 Design komonentů Saloací komora HTT turbína Komresory HPT turbína HRSG METODA VÝPOČTU Zadání Zjednodušení ředoklady Identifikace ztrát Označení jednotliých bodů e schématu Obecný ostu ýočtu Seznam oužitých eličin Hlaní oužité ýočtoé ztahy jednotliých zařízeních Použité ýočtoé ztahy ro hlaní rozměry turbín Metoda ýočtu částečného zatížení...3 VÝSLEDKY VÝPOČTU Bilance cyklu Hlaní rozměry turbín Nákres turbosoustrojí a schématu Částečné zatížení

9 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 5 ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ SEZNAM PŘÍLOH... 9 PŘÍLOHA... PŘÍLOHA... 5 PŘÍLOHA PŘÍLOHA PŘÍLOHA

10 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Úod V současné době dochází k silnému tlaku na zyšoání účinnosti a snížení emisi elektráren. V dohledné době se neředokládá žádný obje, který by umožňoal jinou řeměnu energie než současně oužíané technologie zajímaé energetickém měřítku. Proto dochází ke kombinaci těchto technologií a cyklu, jak je tomu i u arolynoého cyklu. Jedním z řešení by mohl ředstaoat i cyklus Graz. Zatímco škodlié emise NO a SO X neumíme zcela odstranit, ouze omezit, youštěné CO můžeme jímat a dále yužíat. Asi 6 % skleníkoého efektu je zůsobeno CO. Metan, oidy dusíku a freony zůsobují zbytek. Přitom 9 % CO ochází ze saloání fosilních ali hlaně oblasti energetiky. Eistuje několik zůsobu searace CO z elektrárny. Můžeme odděloat CO bud řed sálením nebo o sálení. Třetí možností je ráě uáděný oyfuel cyklus, kde se saluje alio s čistým kyslíkem. Vynálezci tohoto cyklu z TU Graz ěří, že tato technologie je do budoucna elmi slibná. Mohla by se stát zcela bezemisní elektrárnou, okud budeme dále utilizoat CO. Ostatní emise ři tomuto druhu saloání téměř neznikají. Otimalizace teelné elektrárny začíná otimalizací teelného cyklu elektrárny. Hlaními limity ro otimalizaci cyklu elektrárny jsou řenos tela, možnosti chlazení a dostuné materiály. 9 V této ráci bych rád nastínil možnosti tohoto cyklu a jeho základní usořádání. --

11 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Pois teelného cyklu Graz. Předstaení Graz cyklu 9 Na obrázku dole idíme schéma Graz cyklu s jeho hlaními komonenty. Graz cyklus kombinuje ysokotelotní Braytonů cyklus (komresory CO, komresory C/C, saloací komora a HTT turbína) a nízkotelotní RC cyklus (LPT turbína, HRSG a arní turbína HPT). Palio, metan, solu se stechiometrickým množstím kyslíku je dodááno do saloací komory, která racuje s tlakem bar. Směs odní áry a CO a čistá odní ára recirkulují cyklu, aby chladily hořáky a stěny saloací komory. Směs o složení 77 % H O a 3% CO odchází ze saloací komory o telotě C. Médium eanduje turbíně HTT na tlak asi,5 bar. Vycházející saliny jsou ochlazoány HRSG, kde se ředehříá a yařuje oda a řehříá ára. Poté ale jenom část směsi eanduje turbíně LPT. Zbytek se rací jako reflu ro chlazení saloací komory. Po eanzi LPT část áry zkondenzuje a odchází jako oda. Veškerý CO a část áry odchází z kondenzátoru lynném stau a o komresi na bar se dalším stuni chlazení odloučí zbýající oda. Čistý CO ak může o další komresi být uskladněn a oužit. Voda se řes kondenzační a naájecí čeradlo stlačí na 8 bar a HRSG se ohřeje na 55 C. Poté je o eanzi turbíně HPT zaedena do saloací komory ro její chlazení. Obrázek : Schéma Graz cyklu --

12 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus. Výhody Graz cyklu Umožňuje dodání tela ři elmi ysokých telotách Eanze robíhá na úroni akua, takže může být dosažena ysoká termická účinnost Dousložkoá směs (CO a H O) má elmi malou komresní ráci Jenom lynné CO otřebuje komresor, oda může být stlačena kaalném stau Oroti arolynoému cyklu relatině malé měrné objemy ři nízkých telotách Jednoduché odloučení CO.3 Neýhody Graz cyklu Velmi složité zařízení oroti jiným cyklům Problém s řeodokou ři ětších ýkonech turbosoustrojí Náročné technologie chlazení saloací komory a HTT turbíny Obtížnější regulace ždy musí být zachoán stechiometrický oměr, aby se e salinách neobjeoal metan Výroba O je oměrně energeticky náročná. Účinnost cyklu Graz Pokud zaočteme termodynamickou účinnost zařízení, tlakoé ztráty, mechanické a elektrické ztráty, můžeme dosáhnout účinnosti až kolem 63 %. Tím je mírně nad současnými arolynoými cykly. Pokud ošem zaočteme zařízení na ýrobu kyslíku, klesne účinnost na 57,5 %. Ošem této účinnosti je již zaočítané zařízení na oddělení CO. Na obrázku dole idíme TS diagram Graz cyklu. Vidíme zřetelně ysokotelotní lynoou smyčku a nízkotelotní arní smyčku. Obrázek : TS diagram Graz cyklu 3 --

13 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus.5 Design komonentů Na obrázku dole idíme celkoé usořádání jednotliých zařízení. Turbosoustrojí má 3 hřídele. Zařízené fungují na různých otáčkách, a 3 rm. Pro turbosoustrojí ětší než 5 MW je roblém s řeodokou, roto se může oužít buď římé sojení, nebo se sníží otáčky jednotliých zařízení. Nyní řejdeme k detailnějšímu oisu jednotliých komonent. Obrázek 3: Celkoé usořádání turbosoustrojí.5. Saloací komora Nejdůležitějším úkolem saloací komory je zajištění dokonalého romíchání alia a kyslíku, který je řiáděn e stechiometrickém množstí. Odklon od stechiometrického množstí by zůsobil menší účinnost saloací komory a nežádoucí říměsi médiu cyklu. Chladicí médium musí být řiedeno do lamene, jinak by hrozilo nebezečí disociace roduktů reakce. Musí být ale zabráněno tomu, aby chladicí médium odneslo část alia a kyslíku od saloacího rostoru. Chladicí médium je tořeno odní árou z turbíny HPT a směsi odní áry a CO z refluu. Na obrázku dole idíme nárh hořáku ro tyto účely. Po obodu je umístěno 6 hořáků o aralelním zaojení. Pára je řiáděna římo do hořáku, aby ytářela chladicí ír kolem lamene. Zbytek chladicího média je řiáděn klasicky římo do saloací komory Obrázek : Usořádání hořáku -3-

14 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus.5. HTT turbína Tato turbína je jedním z nejnáročnějších komonent celého turbosoustrojí. Vysoký tlakoý oměr : a elká změna měrného objemu zůsobuje, že je leší rozdělit tuto turbínu na části. Prní stueň racuje na rm a druhý a třetí na rm. Prní stueň je chlazen odní árou, která ytáří na stuni film, který ho chrání řed ysokou telotou C. Tento systém chlazení byl yinut a atentoán na TU Graz. Obrázek 5: HTT, HPT turbína a saloací komora Obrázek 6: Chlazení HTT turbíny árou --

15 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus.5.3 Komresory Vstuní komresory ro alio a kyslík se neliší od současně oužíaných komresorů. Komresory ro směs CO a odní áry musí racoat na různých otáčkách kůli komresibilitě CO, rotože se ýrazně mění jeho měrný objem. Proto je nutné komresor rozdělit na íce těles. Tento design umožňuje rozumnou štíhlost loatek a očet stuňů na jednom rotoru komresoru. Vzhledem ke stuni stlačení a objemoému růtoku se oužije koncet aiálního komresoru tak jako říadě saloacích turbín obdobných ýkonů. Komresor se šak odlišuje oroti alikaci e saloací turbíně médiem obsahujícím elký objemoý zlomek odní áry. To má zásadní doad na ýočet těchto komresorů, neboť lastnosti áry se ýrazně odlišují od lastností lynů..5. HPT turbína Koncet HPT turbíny ychází z osědčených tyů aiálních rotitlakoých arních turbín. Technické řešení této turbíny neřináší zásadní technické komlikace..5.5 HRSG HRSG zařízení by mělo být jednodušší a lenější než ro arolynoý cyklus, a to hlaně díky menšímu telotnímu rozdílu. Jisté roblémy ale může zůsobit neatrné množstí CO naájecí odě, které ytáří H CO 3. Proto bude nutné oužit dražší materiály nízkotelotním ásmu. -5-

16 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 3 Metoda ýočtu 3. Zadání Cyklus je zadán bodech osaných níže. Cyklus: Médium: bar t ºC,5 bar bar bar 9 9 bar t 9 59 ºC 3 bar t 3 ºC bar t ºC 3 bar t 3 º C 5 bar t 5 º C Δ H o r -8,3 kj/mol P mech MW r c k M c m ro lyny O, CO, CH 8-6-

17 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 3. Zjednodušení ředoklady. Rozdělení saloací komory na dílčí rky: a) smíšení alia s kyslíkem b) sálení c) smíšení s refluem d) smíšení s árou. Zkondenzoaná oda neobsahuje žádné CO, takže se CO nerozouští e odě na H CO Dokonalé stechiometrické sálení -7-

18 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 3.3 Identifikace ztrát V cyklu se objeuje několik druhů ztrát. Pro turbíny, komresory a čeradla uažujeme termodynamickou účinnost zařízení. Pro turbíny uažujeme účinnost η t 83 % a ro komresory o něco menší η t 78 %. Ztráty čeradlech zhledem k jejich malému ýkonu zanedbááme. Protože se jedná o celku komaktní zařízení roněž zanedbáme telotní ztráty do okolí. Přesný ýočet hydraulických ztrát zhledem k řesnosti celého ýočtu cyklu také neřináší ýrazné zřesnění bilance cyklu. 3. Označení jednotliých bodů e schématu sta řed turbínou HTT o smíšení salin s refluem a árou sta za turbínou HTT sta horké ěti za HRSG o ochlazení salin 3 sta o oddělení refluu řed turbínou LTT sta za turbínou LTT 5 sta za kondenzátorem o oddělení CO a nezkondenzoané H O 6 sta za kondenzačním čeradlem 7 sta o odedení části ody ze systému 8 sta za naájecím čeradlem 9 sta e studené ěti za HRSG řehřátá ára sta o eanzi arní turbíně HPT reflu řed komresorem - reflu za komresorem 3 stu kyslíku stu alia, metanu 5 sta za komresorem kyslíku 6 sta za komresorem metanu 7 sta o stechiometrickém sálení 8 smísení refluu se salinami 9 ýstu CO a H O z kondenzátoru komrese CO a H O řidání ody do systému z chladiče sta o smísení alia a kyslíku 3 odod CO -8-

19 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus zkondenzoání další ody chladiči 5 youštění ody ze systému -9-

20 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 3 N 5 Q Smí šení R Sal. komo ra 7 A Smíšení 8 B Smíšení C HTT P 6 F L HPT 9 D HRSG 8 K Čer. 7 E 3 G LTT H Kondenzátor 9 M S Chladič 3 5 I čer. 6 J Obrázek 7: Výočtoé schéma Graz cyklu odle obrázku 5 --

21 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 3.5 Obecný ostu ýočtu Nejre si yočítáme arametry za komresory CH a O na stuu do cyklu. Potom si yočítáme arametry o smísení a hoření alia s kyslíkem. Následně si systém rozdělíme na dě smyčky. I. smyčka -C--D--E--F--A-8-B- II. smyčka -C--D--E-3-G--H-5-I-6-J-7-K-8-D-9-L--B- Hmotnostní růtoky zjistíme iteroáním, aby na konci smyčky byly stejné hodnoty jako na začátku. Ukázka šech hodnot, které očítám ke každému bodu: c, HO, c, r,ho, r,,ho,,, HO,, CO, h, CO, h, H se očítá u šech bodů stejně, roto je ukážu ouze u bodu. Všechny eličiny, kromě tlaků, který udáám barech, jsou základních jednotkách. V uzlech, kde již není CO se jeho hodnoty neočítají Seznam oužitých eličin Veličiny s indeem i, který odoídá jednotliým bodům t i - telota i tlak i měrný objem w i, HO - hmotnostní zlomek H O w i, CO - hmotnostní zlomek CO i, HO objemoý zlomek H O i, CO - objemoý zlomek CO c i, HO měrná teelná kaacita H O c i měrná teelná kaacita směsi r i,ho lynoá konstanta H O r i lynoá konstanta směsi i,ho kaa H O i - kaa m i hmotnostní růtok T i termodynamická telota i, HO arciální tlak H O i, CO arciální tlak CO h i, HO měrná entalie H O h i, CO měrná entalie CO --

22 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus h i měrná entalie směsi s i, HO měrná entroie H O H i entalický tok t deg. C, bar, m 3 /kg T (w, HO r,ho + w, CO r CO ) w, HO -,77 w, CO -,3, HO -,89, CO -, c, HO J/kgK h(,t ) - h(,t -,), (malá isobarická změna) c J/kgK w, HO c, HO + w, CO c CO r,ho J/kgK T,HO r J/kgK w, HO r,ho + w, CO r CO,HO - - ln( ln( ( + (,999 ),999; s, HO,HO (malá isoentroická změna) ) ) +, CO CO ) m kg/s 9, T K t +73,5, HO bar, HO, CO bar, CO h, HO J/kg h, HO ( ;t ) h, CO J/kg c CO T h J/kg w, HO h, HO + w, CO h, CO s, HO J/kgK s, HO ( ;t ) H W m h Richarzů zorec 6 --

23 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Hlaní oužité ýočtoé ztahy jednotliých zařízeních Komresor O - N Dojde k isoentroické komresi kyslíku na 5 bar T 5 T 3-6 Komresor CH - P Použijeme stejné ztahy jako u komresoru kyslíku Smísení - Q Dojde ke smísení O a CH. Vyjdeme ze směšoací ronice. T -7 Sálení - R Protože je cyklus naržen tak, aby racoal se směsí odní áry a lynného CO, které je odlučoáno jako destilační zbytek kondenzátoru, tak je otřebné saloat metan s kyslíkem stechiometricky. Tak zniká ouze směs odní áry a lynného CO bez zbytku alia a oidantu. Stechiometrické sálení je osáno ztahy 5 : CH + O H O + CO o Δ H r reakční entalie ři 98,5 K ΔH o s reakční entalie řeočtena na telotu za komresory metanu a kyslíku o smísení T 86 K 86 ΔH o s (T86K) Δ H o r + Δ c dt T7 98,5 o - ΔH s + ( c m, co + c ) m, H O 98,5 o - ΔH s + ( + c ) (T 7-98,5) T 7 H 7 m 7 c,7 T 7 c m, co m, H O -3-

24 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Smyčka I - Turbína HTT - C Dojde k isoentroické eanzi směsi lynů.,5 bar - dáno T T ( ) () s,ho s,ho + (, HO,HO +, CO CO ) zdroj 9 - HRSG horká ěte - D Dojde k ochlazení salin, oda se ohřeje na sta sytosti, yaří se a zniklá ára se řehřeje. Vyjdeme z teelné bilance ýměníku. Průběh telot HRSG telota / C 3 Horká ěte - saliny Studená ěte - oda 3 5 bezrozměroá locha HRSG Obrázek 8 : Graf růběhu telot HRSG --

25 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus m 9 (h 9 h 8 ) m (c T c T ) T m m 9 ( h 9 h ) + c c 8 T - Rozbočení - E Část média se rací do cyklu a část okračuje na nízkotlakou turbínu LPT. Změní se ouze hmotnostní růtok, který zjistím následnou iterací. - Komresor - F Jedná se o isoentroickou komresi. T T -8 Smísení - A Dochází ke smísení roudů 7 a a ochlazení salin. Vyjdeme ze směšoací ronice. ( m c,7 T7 + m h h 8 m8 h8 T 8 7 ) c,8 Smyčka II - a - jsou stejné jako e smyčce I -3 Rozbočení - E Dojde k rozdělení média. V této smyčce médium okračuje na nízkotlakou turbínu LPT. -5-

26 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Změní se ouze hmotnostní růtok. m 3 m m 3- Turbína LPT - G Stejně jako u turbíny HTT dojde k isoentroické eanzi směsi lynů, roto oužijeme stejné ztahy ro ýočet hodnot. -5 Kondenzátor - H Dojde ke zkondenzoání části ody. Zbytek ody lynném stau solu s celým CO odejde z kondenzátoru do komresoru. Zolíme si telotu chladicí ody, telotu o kterou se ohřeje a koncoý telotní rozdíl kondenzátoru. Kondenzátor bude yadat odobně jako u arního, akorát bude zětšena část odádějící nezkondenzoatelné lyny. t chl.. 5 C Dt chl.. C t n (nedohře) C t c C Pro ýslednou telotu t c si najdeme tlak sytostí, a ten také budeme chtít, aby byl za turbínou. 5-6 Kondenzační čeradlo - I Dojde k isoentroické komresi zkondenzoané ody na 6 bar Všechny ostatní eličiny yočítáme omocí arních tabulek. 6-7 Rozbočení - J Dochází k smísení se zkondenzoanou odou z druhého stuně chladiče a youštění řebytečné ody ze systému. Mění se ouze hmotnostní růtok. 7-8 Naájecí čeradlo - K Dojde k isoentroické komresi ody na 8 9 bar Všechny ostatní eličiny yočítáme omocí arních tabulek. 8-9 HRSG studená ěte - D -6-

27 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Dojde k ohřeu ody na sta sytosti, odaření a řehřátí áry na námi ožadoanou telotu t 9 55 C Výsledný inch oint HRSG je C 9- Turbína ST - L Dochází ke isoentroické eanzi áry na rotitlak bar. Všechny ostatní eličiny yočítáme omoci arních tabulek. A ještě zbýá komresor na ýstuu z kondenzátoru. 9- Komresor - M Použijeme stejné ztahy jako ro komresor F Účinnost cyklů yočítáme jako odíl tela dodaného a mechanického ýkonu jednotliých zařízení. Výkony jednotliých komresorů, čeradel a turbín yočítáme jako rozdíl entalií řed a za zařízením. K ýkonům komresorů a čeradel dááme znaménko minus a k turbínám lus. Telo řiedené yočítáme jako rozdíl entalií řed a o sálení. η P mech P N + P P + P C + P F + P G + P I + P K + P L + P M +Výroba O Q d H 7 H Pro kontrolu si uděláme hmotnostní bilanci. Hmotnostní růtoky na stuu do cyklů musí být stejné jako na ýstuu. m 3 + m m 3 + m 5-7-

28 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 3.8 Použité ýočtoé ztahy ro hlaní rozměry turbín Jedná se ouze o hrubý ýočet, který nám ukazuje jak by mohly řibližně yadat turbíny, které jsou oužity a ukázat roblémy, které zde mohou nastat. Dole jsou uedeny oužité eličiny a konečné ztahy. Odození ztahů můžeme najít Příloze. Počítáme ouze atní růměry a elké růměry loatkoání. Ostatní rozměry, rofily loatkoání nejsou obsahem této dilomoé ráce. Roněž jako komresory, jelikož současné tyy komresorů hodné ro takoouto alikaci jsou komresory s transsonickým stuem a jako takoé by ředstaoali rozsáhlé téma k řešení. Použité eličiny: c absolutní rychlost Δi změna entalie stuně Δi s změna entalie na statoru u obodoá rychlost rychlostní oměr tlak řed stuněm tlak za stuněm měrný objem rychlostní oměr - kaa směsi d atní růměr rotoru D elký růměr λ štíhlostní rofil D mid střední růměr Přeměna kinetické energie na entalii c is Δi Rychlostní oměr u c is Použíám ±,5. Výsledkem je etrémně řetížený reakční stueň. Změna entalie ři adiabatickém ději jiná forma -8-

29 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus c i + Δ c i S + Δ zanedbáám c diky rozdílu kadrátů stuní a ýstuní rychlosti i S Δi Δ c is Δi u c is Δ u i Předokládáme stejnou eanzi na statoru a rotoru i S Δi Δ Δ u i S Δ u i S Sronáme raé strany ronic na ýočet entalie a yjádříme u -9-

30 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus ( ) u Nyní si yjádříme c c ( ) u c Z ronice změny ři adiabatickém ději yjádříme ( ) u Při ýočtu rního stuně yjdeme z ronice kontinuity. Pro rní stueň si λ zolíme odoídající běžné technické rai a yočítáme atní růměr d a elký růměr D. ( ) d D c A c m π D d λ d λd λ d D λ π λ π d c d d c m -3-

31 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus ( ) ( ) ( ) λ π u u m d Poté si yočítáme stay za stuněm na základě obdobných ronic, které získáme alikací stejných ýchozích ronic na sta za stuněm turbíny. ( ) u ( ) u Pro další stuně držíme stejný atní růměr d a doočítááme si λ a z ní otom elký D. Koncece turbíny ro účely této ráce je bubnoý rotor s konstantním atním růměrem d. + c m πd λ Pro celkoý rozdíl entalií oužijeme ztah Δ i -3-

32 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 3.9 Metoda ýočtu částečného zatížení Použité eličiny: M změněný hmotnostní růtok M j jmenoitý hmotnostní růtok tlak řed turbínou tlak za turbínou j jmenoitý tlak řed turbínou j jmenoitý tlak za turbínou Pro ýočet arametrů cyklu ří částečném zatížení oužijeme Stodolů ztah 8, který jen řibližně ystihuje změnu rozložení tlaku turbíně ři změněním růtoku. Vzorec latí za ředokladu, že turbína nemá skuinoou regulaci a na žádné z loatkoých řad se neyskytuje kritický nebo odkritický tlakoý oměr. To znamená Machoa čísla nominálním částečném zatížení jsou ždy menší než. Výsledky yočítané tímto ztahem se tím íce odlišují od reálného choání turbíny, čím íce se odlišuje reálný eonent záislý na směsi od eonentu tomto ztahu. Tento ztah nelze oužít ro komresory ráě z důodu transsonického stuu. M M j j j Uraíme ho ro ýočet tlaku řed turbínou. M ( ) + j j M j Základním ředokladem ro ýočet částečného zatížení je konstantní tlak kondezátoru. Toto je zjednodušující ředoklad neřezat z arních turbín a dostatečné míře odoídá reálnému choání kondenzátorů arních turbín. Tímto zůsobem, když známe tlak za turbínou LPT bodě, jsem ři stanoeném změněném růtoku schoni doočítat změněný tlak řed turbínou, který našem schématu ředstauje 3. Podle stejného ostuu jsem schoni doočítat i změněný tlak řed turbínou HTT a řeočítat celý cyklus na noé arametry. -3-

33 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Výsledky ýočtu. Bilance cyklu Detailní ukázka yočtených hodnot můžeme najít Příloze. Zde se nyní soustředíme ouze na ýsledek bilance cyklů. Celkoý ýkon MW byl zde yočítán ouze ro ukázku. Účinnost se nemění s narůstajícím hmotnostním růtokem a ýkonem turbosoustrojí. HTT turbína MW 35, LPT turbína MW,8 HPT turbína MW,5 Komresor O MW -,5 Komresor CH MW -,6 Komresor refluu MW -,5 Komresor CO MW -,3 Tabulka : Výkony jednotliých turbíny a komresorů Zařízení na ýrobu O kwh/kg,5 Zařízení na ýrobu O MW, Tabulka : Energetická náročnost zařízení na ýrobu O P mech - Zařízení na O MW 9,5 Q dodané MW 33 η % 59,8 Tabulka 3: Celkoý užitečný ýkon turbosoustrojí, dodané telo a účinnost cyklu Měrná rodukce CO je,3 kgco /kwh. -33-

34 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus účinnost elektrárny [%],3,35,,5,5,55, alio hnědé uhlí,3,97,85,75, černé uhlí,6,99,87,77,7 - - zemní lyn,7,6,5,8,3,3,36 roa,9,78,68,6,55,5,6 Tabulka : Měrná rodukce CO ři ýrobě elektřiny [kg CO /kwh] záislosti na druhu alia a účinnosti elektrárny. 7 HTT. Hlaní rozměry turbín Jedná se o reakční turbínu se řadami. Médium je směs odní áry a CO, objemoé či hmotnostní zlomky iz Příloha. Na rozdíl od koncece uedené literatuře očítám šechny loatky na stejné hřídeli tudíž stejných otáčkách. Toto ředstauje zjednodušení a ři detailním řešení koncece turbíny by odléhalo otimalizaci hledání otima účinnosti ři dodržení řijatelného mechanického namáhání částí rotoru a omezení maimálního řeodoého oměru současných tyů řeodoek. Vzhledem k elkému teelnému sádu turbíny a snaze dosáhnout konceční odobnosti s očtem turbínoých stuňů eistujících saloacích turbín je loatkoání je silně řetíženo. Otáčky turbíny jsou 59 rm. Zachoááme atní růměr loatkoání. d m,5 D m,9 D m,3 D 3 m,36 D m,6 Tabulka 5: Vyočítané rozměry HTT LPT Jedná se o nízkotlakou turbínu roněž na směs odní áry a CO Otáčky turbíny jsou 37rm. Tabulka 6: Vyočítané rozměry LPT d m,3 D m, D m,5 D 3 m, -3-

35 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus HPT Jedná se o rotitlaku arní turbínu na stuní tlak 9 bar. Hodnota zoleného stuního tlaku 9 bar ředstauje ro tuto elikost arní turbíny taktéž ybočení z běžných technických standardů. Dle konzultace Siemensu je šak tato tlakoá úroeň dosažitelná i ro takto malou turbínu. Otáčky turbíny jsou 38 rm. Tabulka 7: Vyočítané rozměry HPT d m,9 D m,55 D m,56 D 3 m,57 D m,57 D 5 m,58 D 6 m,59 D 7 m,59 D 8 m,6 D 9 m,6 D m,63 D m,6 D m,65 D 3 m,67-35-

36 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus.3 Nákres turbosoustrojí a schématu Jedná se ouze o zjednodušený nákres turbosoustrojí. Zařízení, která jsem neočítal, jsou znázorněny ouze schematicky. U turbín jsou ukázány yočítané rozměry a loatkoání. Zobrazujeme růměr hřídele, atní růměr, elký růměr loatkoání, růměr stuního a ýstuního hrdla. Komresory jsou na ýkresu znázorněny jen schematicky z důodů, které jsou zmíněny ýše kaitole 3.8. Komresor na CH neředstauje z ohledu technologie komresoru zásadní obtíž. Komresory na CH yrábí mnoho ýrobců. Komresor na O ředstauje z hlediska bezečnosti turbosoustrojí otenciální nebezečí. Jeho zlanutí by mělo za následek zničení celého soustrojí. Přiklady těchto komresorů můžeme najít říloze 5. Komresor na směs není standardní, ale není řešen této dilomoé ráci z důodu uedených ýše.. Částečné zatížení Jak již bylo zmíněno ro ýočet oužijeme Stodoloy ztahy a následně roedeme iteraci cyklu ro noé arametry. Celkoý ýkon Účinnost Zatížení 9,5 MW 59 % % MW % 6 % 5 MW 9 % 5 % Tabulka 8: Účinnost cyklu záislosti na ýkonu -36-

37 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 5 Záěr Výsledek ýočtu ukázal, že je cyklus Graz elmi účinnou technologii. Výsledek 59 % se zaočítanou ýrobou kyslík se jeí jako slibný. Současné arolynoé cykly jsou schoné dosáhnout účinnosti kolem 6 %. Pokud ošem budeme chtít searoat CO, oklesne účinnost cyklu o 3-5 %. Roněž měrná rodukce CO je oronání s ostatními cykly elmi nízká a roto může o Graz cyklu říct, že je ekologický. Při částečném zatížení ošem cyklus již není tak účinny. Výočet hlaních rozměrů turbín ale ukázal, že se jedná o elmi složité zařízení. Předeším díky řetížení loatkoání turbín. Také sojení jednotliých komonent může u ětších elektráren ůsobit obtíže. Dalším roblémem této elektrárny je fosilní alio, stejně jako u arolynoé elektrárny. V současné době se ale uažuje o oužití toho cyklu i na jiná alia, nař. synta, který se může yrábět nejenom z uhlí. Také současné technologie těžby zemního lynu nám budoucnu zřístuní nař. odmořské zdroje lynu, jehož oměrně elké zásoby se odle osledních informací mají nacházet mořích Eroy. Také o uskladňoání a oužití CO se stále debatuje. Může být háněn buď do starých dolů, rtů k usnadnění těžby, nebo oužit ředeším ro chemický růmysl. Protože o ýstabě elektrárny rozhoduje studie roeditelnosti, neředokládám, že se nejbližší době tato elektrárna ostaí. Vysoká účinnost je totiž sojena s elmi složitým a drahým zařízením. Studie roeditelnosti by byla založena ředeším na ceně zemního lynu a emisních oolenek CO. Proto by ýstaba elektrárny záisela ředeším na tom, zda by se nárost účinnosti o ár rocent ylatil za cenu dražšího zařízení. -37-

38 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 6 Seznam oužité literatury SANZ, Wolfgang: Graz Cycle A Zero Emission Power Plant for CCS (Carbon Cature and Storage). Graz-cycle.tugraz.at [online] 8 [cit. 9-5-]. Dostuné z WWW: <htt:// Jericha, H., Sanz, W., Woisetschläger, J., Fesharaki, M.: CO - Retention Caaility of CH/O - Fired Graz Cycle. Graz-cycle.tugraz.at [online] 995 [cit. 9-5-]. Dostuné z WWW: <htt:// Jericha, H., Göttlich, E.: Concetual Design for an Industrial Prototye Graz Cycle Power Plant. Graz-cycle.tugraz.at [online] [cit. 9-5-]. Dostuné z WWW: <htt:// Heitmeir, F., Sanz, W., Göttlich, E., Jericha H.: The Graz Cylce a Zero Emission Power Plant of Highest efficiency. Graz-cycle.tugraz.at [online] 3 [cit. 9-5-]. Dostuné z WWW: <htt:// Malijeský A., Noák J.P., Labík S., Malijeská I.: Breiář fyzikální chemie. VŠCHT. [online] [cit. 9-5-]. Dostuné z WWW: <htt:// Richarz, F.:Ann. Physics s. J. Kadrnožka, Energie a globální oteloání Země roměnách ři oatřoání energie, ydalo nakladatelstí VUTIUM, ISBN , 6. J.Ambrož, Parní turbína za změněných odmínek, ydalo Nakladatelstí technické literatury, 973 TKACHUK, A. Smíšený teelný cyklus. Brno: Vysoké učení technické Brně, Fakulta strojního inženýrstí, s. Vedoucí bakalářské ráce doc. Ing. Jan Fiedler, Dr. -38-

39 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 7 Seznam oužitých zkratek a symbolů Zkratka/symbol CH H O CO H O HTT LPT HPT RC HRSG Pois metan oda oid uhličitý odík kyslík; molekula kyslíku high temerature turbine ysokotelotní turbína low ressure turbine nízkotlaká turbína high ressure turbine ysokotlaká turbína Rankine-Clausius Heat recoery steam generator Kotel na odadní telo -39-

40 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 8 Seznam říloh Příloha č. Výsledky ýočtu bilance řenesené z Ecelu Příloha č. Odození ztahů ro ýočet hlaních rozměrů Příloha č. 3 Zobrazení ýsledku ýočtu turbín z Ecelu Příloha č. Nákres turbosoustrojí. Příloha č. 5 Komresor Siemens Příloha č. 6 Výočet cyklu Ecelu --

41 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 9 Příloha t 3 deg.c, 5 bar, T K 86,9 T 3 K 93,5 5 Pa, t deg.c 553, 3 bar, 5 m3/kg,5 bar, 3 Pa, T 5 K 8,5 m kg/s,9 3 m3/kg,76 t 5 deg.c 567,9, O bar 6,67 h 3 J/kg 6888,55 h 5 J/kg 77,98, CH bar 3,33 m 3 kg/s,35 m 5 kg/s,35 c, J/kg 335,67 H 3 W 6356,6 H 5 W 899,3 h J/kg 366,3 d3 m,3 H W 375,9 3 N 5 R Pc W -,5E+6 Q Smíšení Sal. komora Pc W -6,6E+5 P 6 T 7 K 689, t 7 deg.c 66,99 7 bar, t deg.c, 6 bar, 7 Pa, T K 93,5 6 Pa, c 7, HO J/kgK 93,75 bar, 6 m3/kg,9 c 7 J/kgK 77,53 Pa, T 6 K 686,75 7, CO -,33 m3/kg,5 t 6 deg.c 3,6 7, HO -,67 h J/kg 637,95 h 6 J/kg 998,76 w 7, CO -,55 m kg/s,59 m 6 kg/s,59 w 7, HO -,5 H W 3753,3 H 6 W ,89 o ΔH s - -86, d m, Q W 3,7E+7 --

42 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus t deg. C, bar, m 3 /kg,7 w, HO -,8 w, CO -,6, HO -,9, CO -,8 c, HO J/kgK 7,9 c J/kgK 6, T 7 K 689, r,ho J/kgK 6,89 t 7 deg.c 66,99 r J/kgK 7,38 7 bar,,ho -, 7 Pa, -, c 7, HO J/kgK 93,75 m kg/s 3,8 c 7 J/kgK 77,53 T K 673,5 7, CO -,33, HO bar 37, 7, HO -,67, CO bar 3, w 7, CO -,55 h, HO J/kg 56763,3 w 7, HO -,5 h, CO J/kg ,5 ΔH s o - -86, h J/kg 976, s, HO J/kgK 898, H W 893,83 A Smíšení 8 B Smíšení t deg. C 69,9 t 8 deg. C 73,8 t, deg. C 3,9 bar 8 bar, bar, m3/kg, m 3 /kg - m 3 /kg,6 w, HO -, w 8, HO -,77 w, HO -, w, CO -,6367 w 8, CO -,3 w, CO -,, HO -,968 8, HO -,89, HO -,, CO -,7385 8, CO -,, CO -, c, HO J/kgK 3,68 c 8, HO J/kgK 93,75 c, HO J/kgK 8,8 c J/kgK 7,8 c 8 J/kgK, c J/kgK 8,8 r,ho J/kgK 5,697 r 8,HO J/kgK - r,ho J/kgK - r J/kgK,366 r 8 J/kgK - r J/kgK -,HO -,685 8,HO - - -, ,HO -,9 -,9 m kg/s 3,7586 m 8 kg/s 6, m kg/s 6,97 T K 9,569 T 8 K 6,95 T K 575,6, HO bar 37,593 8, HO bar 35,5, HO bar,, CO bar,9569 8, CO bar,5, CO bar, h, HO J/kg h 8, HO J/kg - h, HO J/kg 9675,9 h, CO J/kg 7579, h 8, CO J/kg - h, CO J/kg, h J/kg h 8 J/kg 93356,9 h J/kg 9675,9 s, HO J/kgK 797,393 s 8, HO J/kgK - s, HO J/kgK 6373,6 H W 3378 H 8 W ,8 H W 677,67 --

43 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus t deg. C, bar, m 3 /kg,7 w, HO -,8 w, CO -,6, HO -,9, CO -,8 c, HO J/kgK 7,9 c J/kgK 6, r,ho J/kgK 6,89 r J/kgK 7,38,HO -, -, m kg/s 3,8 T K 673,5, HO bar 37, t deg. C 597,5, CO bar 3, bar,5 h, HO J/kg 56763,3 m 3 /kg 3,5 h, CO J/kg ,5 w, HO -,8 h J/kg 976, w, CO -,6 s, HO J/kgK 898,, HO -,93 H W 893,83, CO -,7 c, HO J/kgK,8 c J/kgK 976,37 r,ho J/kgK 6,3 C HTT r J/kgK 6,89,HO -,7 -,7 m kg/s 3,8 T K 87,66, HO bar,97, CO bar,8 h, HO J/kg 35996,9 h, CO J/kg 78, h J/kg 3565,7 Pt W 3,5E+7 s, HO J/kgK 97,9 H W 767,9-3-

44 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus t 3 deg. C 9,3 3 bar,5 3 m 3 /kg,7 w 3, HO -,8 w 3,CO -,6 3, HO -,93 3, CO -,7 c 3, HO J/kgK 5,58 c 3 J/kgK 89,5 r 3,HO J/kgK,3 r 3 J/kgK 365,95 3 3,HO -,7 3 -,6 m 3 kg/s 9,9 T 3 K,8 3, HO bar,97 3, CO bar,8 h 3, HO J/kg 775,3 h 3, CO J/kg 36693, h 3 J/kg 37863,98 s 3, HO J/kgK 7587,39 H 3 W ,9 G LPT t deg. C, bar,5 m3/kg 5,3 w, HO -,8 Pt W,76E+6 w, CO -,6, HO -,93, CO -,7 c, HO J/kgK 8,5 c J/kgK 3633,5 r,ho J/kgK,3 r J/kgK 365,95,HO -,7 -,6 m kg/s 9,9 T K 3,9, HO bar,3, CO bar, h, HO J/kg ,9 h, CO J/kg 5797,83 h J/kg 66,86 s, HO J/kgK 7587,39 H W 78,3 --

45 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus H Kondenzátor 9 5 t 5 deg. C 59, t 6 deg. C 59, 5 bar,5 6 bar, 5 m 3 /kg,e-3 6 m 3 /kg, w 5, HO -, w 6, HO -, w 5, CO -, w 6, CO -, 5, HO -, 6, HO -, 5, CO -, 6, CO -, c 5, HO J/kgK 8, c 6, HO J/kgK 8, c 5 J/kgK 8, c 6 J/kgK 8, r 5,HO J/kgK - r 6,HO J/kgK - r 5 J/kgK - r 6 J/kgK - 5,HO - - 6,HO m 5 kg/s 6, m 6 kg/s 6, T 5 K 33,5 T 6 K 33,5 5, HO bar,5 6, HO bar, 5, CO bar, 6, CO bar, h 5, HO J/kg 6975,96 h 6, HO J/kg 738,7 h 5, CO J/kg, h 6, CO J/kg, h 5 J/kg 6975,96 h 6 J/kg 738,7 s 5, HO J/kgK 88,6 s 6, HO J/kgK 88,6 H 5 W 58,6 H 6 W 57,69 6 I Čer. 6 Pc W -3,89E+ -5-

46 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 9 D HRSG 8 Pc W -,33E+5 K Čer. 7 t 8 deg. C 59,78 t 7 deg. C 59, t 9, deg. C 55, 8 bar 9, 7 bar, 9 bar 9, 8 m 3 /kg, 7 m 3 /kg, 9 m 3 /kg, w 8, HO -, w 7, HO -, w 9, HO -, w 8, CO -, w 7, CO -, w 9, CO -, 8, HO -, 7, HO -, 9, HO -, 8, CO -, 7, CO -, 9, CO -, c 8, HO J/kgK 8, c 7, HO J/kgK 8, c 9, HO J/kgK 97,97 c 8 J/kgK 8, c 7 J/kgK 8, c 9 J/kgK 97,97 r 8,HO J/kgK - r 7,HO J/kgK - r 9,HO J/kgK - r 8 J/kgK - r 7 J/kgK - r 9 J/kgK - 8,HO - - 7,HO - - 9,HO -, ,9 m 8 kg/s 6,97 m 7 kg/s 6,97 m 9 kg/s 6,97 T 8 K 33,93 T 7 K 33,5 T 9 K 83,5 8, HO bar, 7, HO bar, 9, HO bar 9, 8, CO bar, 7, CO bar, 9, CO bar, h 8, HO J/kg 6693,7 h 7, HO J/kg 738,7 h 9, HO J/kg 3739,8 h 8, CO J/kg, h 7, CO J/kg, h 9, CO J/kg, h 8 J/kg 6693,7 h 7 J/kg 738,7 h 9 J/kg 3739,8 s 8, HO J/kgK 88,6 s 7, HO J/kgK 88,6 s 9, HO J/kgK 6373,6 H 8 W 8559, H 7 W 76,35 H 9 W 3758,75-6-

47 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus t, deg. C 3,9 bar, m 3 /kg,6 w, HO -, w, CO -,, HO -,, CO -, c, HO J/kgK 8,8 c J/kgK 8,8 r,ho J/kgK - r J/kgK -,HO -,9 -,9 m kg/s 6,97 T K 575,6, HO bar,, CO bar, h, HO J/kg 9675,9 h, CO J/kg, h J/kg 9675,9 s, HO J/kgK 6373,6 H W 677,67 Pt W,55E+6 L HPT -7-

48 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus F Pc W -,5E+7 t deg. C 9,3 bar,5 m3/kg,7 w, HO -,8 w,co -,6, HO -,93, CO -,7 c, HO J/kgK 5,58 c J/kgK 89,5 r,ho J/kgK,3 r J/kgK 365,95,HO -,7 -,7 m kg/s 3,8 T K,8, HO bar,97, CO bar,8 h, HO J/kg - h, CO J/kg - h J/kg 76935,9 s, HO J/kgK 7587,39 H W ,7-8-

49 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus t 9 deg. C 5, t deg. C 76,9 9 bar,7 bar, 9 m 3 /kg, m 3 /kg,5 w 9, HO -,56 w, HO -,56 w 9, CO -, w, CO -, 9, HO -,76, HO -,76 9, CO -,, CO -, c 9, HO J/kgK - c, HO J/kgK - c 9 J/kgK - c J/kgK - r 9,HO J/kgK,8 r,ho J/kgK 58,58 r 9 J/kgK - r J/kgK - 9,HO -,7,HO -,7 9 -,35 -,8 m 9 kg/s 3,66 m kg/s 3,66 T 9 K 37,5 T K 9,3 9, HO bar,5, HO bar,56 9, CO bar,6, CO bar, h 9, HO J/kg 659,5 h, HO J/kg 8396,85 h 9, CO J/kg 6859,5 h, CO J/kg 36896,7 h 9 J/kg 85,66 h J/kg 756, s 9, HO J/kgK - s, HO J/kgK - H 9 W ,35 H W ,6 Pc W -,9E+6 M 9-9-

50 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Příloha Odození ztahů ro tlak: ( ) u ( ) u Odození ztahů ro absolutní rychlost: c ( ) u c ( ) + u c ( ) u c ( ) u c Odození ztahů ro měrný objem: -5-

51 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus ( ) u λ π d c m Odození ztahů ro atní růměr: c m d λ π ( ) ( ) u u m d λ π ( ) ( ) λ π u u m d Odození ztahů ro tlak : -5-

52 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Δ u i c i + Δ u u u ( ) u Odození ztahů ro λ: c m d λ π c m d π λ + c m πd λ + c m πd λ -5-

53 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Příloha 3 HTT turbína t deg. C, Pa, m3/kg,7 w, HO -,8 w, CO -,6, HO -,9, CO -,8 c, HO J/kgK 7,9 c J/kgK 6, r,ho J/kgK 6,89 r J/kgK 7,38,HO -, -, m kg/s 3,8 T K 673,5, HO bar 37,, CO bar 3, h, HO J/kg 56763,3 h, CO J/kg ,5 h J/kg 976, s, HO J/kgK 898, H W 893,83 Pa 33683,96 u m / s 37, c m / s 63, m3/kg, λ,86 d m,5 Pa 737,7 m3/kg,8 λ,86 D m,9 D mid m,7-53-

54 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus n rm 598,3 Δi J/kgK 37578,3 stueň u m / s 385,6 Pa 63337,5 m3/kg,37 c m / s 637,96 λ,8 D m,3 D mid m,8 u m / s 385,6 Pa 856,7 m3/kg,9 Δi J/kg 699,3 3 stueň u m / s 3,33 Pa 73,66 m3/kg,7 c m / s 68,79 λ,7 D m,36 D mid m,3 u m / s 3,33 Pa 655,9 m3/kg,3 Δi m3/kg 689,6 stueň u m / s 8,6 Pa 3396, m3/kg,8 c m / s 796,3 λ,55 D m,6 D mid m,35 u m / s 8,6 Pa 336,7 m3/kg 3,56 Δi K 63,6-5-

55 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus LPT turbína t 3 deg. C 9,3 3 Pa 5, 3 m3/kg,7 w 3, HO -,8 w 3,CO -,6 3, HO -,93 3, CO -,7 c 3, HO J/kgK 5,58 c 3 J/kgK 89,5 r 3,HO J/kgK,3 r 3 J/kgK 365,95 3,HO -,7 3 -,6 m 3 kg/s 9,9 T 3 K,8 3, HO bar,97 3, CO bar,8 h 3, HO J/kg 775,3 h 3, CO J/kg 36693, h 3 J/kg 37863,98 s 3, HO J/kgK 7587,39 H 3 W ,9 Pa 86735,8 u m / s, c m / s 59,6 m3/kg,98 λ,9 d m,3 Pa 788,7 m3/kg,3 λ,9 D m, D mid m,8 n rm 37, Δi J/kgK 67, stueň -55-

56 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus u m / s 3,5 Pa 573,9 m3/kg,75 c m / s 6,8 λ,9 D m,5 D mid m,9 u m / s 3,5 Pa 593,9 m3/kg 3,9 Δi J/kg 697,77 3 stueň u m / s 7,6 Pa 359,35 m3/kg 3,99 c m / s 68,8 λ,86 D m, D mid m, u m / s 7,6 Pa 7775,36 m3/kg,9 Δi m3/kg 78,3 HPT turbína t 9, deg. C 55, 9 Pa 9, 9 m3/kg,8 w 9, HO -, w 9, CO -, 9, HO -, 9, CO -, c 9, HO J/kgK 97,975 c 9 J/kgK 97,975 r 9,HO J/kgK - r 9 J/kgK

57 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 9,HO -,86 9 -,86 m 9 kg/s 6,969 T 9 K 83,5 9, HO bar 9, 9, CO bar, h 9, HO J/kg 3739,8 h 9, CO J/kg, h 9 J/kg 3739,8 s 9, HO J/kgK 6373,65 H 9 W 3758,77 Pa ,96 u m / s, c m / s 8,6 m3/kg,8 λ,96 d m,9 Pa 788,9 m3/kg,9 λ,96 D m,55 D mid m,5 n rm 3787,5 Δi J/kgK 333,67 stueň u m / s,77 Pa 6335,9 m3/kg, c m / s 8,5 λ,957 D m,56 D mid m,53 u m / s,77 Pa 59756,6 m3/kg, Δi J/kg 333,797 3 stueň u m / s,

58 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Pa 773,3 m3/kg, c m / s 8,86 λ,95 D m,57 D mid m,53 u m / s,373 Pa ,5 m3/kg, Δi m3/kg 3339,397 stueň u m / s,59 Pa 33975,7 m3/kg,3 c m / s 83, λ,95 D m,57 D mid m,53 u m / s,59 Pa 9956,8 m3/kg, Δi K 3357,5 5 stueň u m / s,83 Pa 883,86 m3/kg,5 c m / s 83,6 λ,96 D m,58 D mid m,5 u m / s,83 Pa 737,8 m3/kg,7 Δi 3377,65 6 stueň u m / s, Pa 599,67 m3/kg,8 c m / s 8,69-58-

59 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus λ,9 D m,59 D mid m,5 u m / s, Pa 99599,76 m3/kg,9 Δi J/kgK 3388,7 7 stueň u m / s, Pa 9389,33 m3/kg,3 c m / s 8,566 λ,937 D m,59 D mid m,5 u m / s, Pa 88333,69 m3/kg,3 Δi J/kgK 36,69 8 stueň u m / s,737 Pa ,83 m3/kg,33 c m / s 85, λ,93 D m,6 D mid m,55 u m / s,737 Pa 78875,8 m3/kg,35 Δi - 37,78 9 stueň u m / s,5 Pa ,779 m3/kg,37 c m / s 85,75 λ,95 D m,6 D mid m,55 u m / s,5-59-

60 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Pa 6878,5 m3/kg,39 Δi bar 353,3 stueň u m / s,53 Pa 6358,8 m3/kg, c m / s 86,59 λ,98 D m,63 D mid m,56 u m / s,53 Pa 6,36 m3/kg,3 Δi bar 3766,89 stueň u m / s 3,7 Pa 56595,9 m3/kg,5 c m / s 87,6 λ,9 D m,6 D mid m,57 u m / s 3,7 Pa 55878,695 m3/kg,8 Δi kg/s 3566,87 stueň u m / s 3,579 Pa 88569,8 m3/kg,5 c m / s 88,75 λ,9 D m,65 D mid m,57 u m / s 3,579 Pa 55,35-6-

61 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus m3/kg,53 Δi 359,95 3 stueň u m / s, Pa 9669,979 m3/kg,57 c m / s 89, λ,893 D m,67 D mid m,58 u m / s, Pa 3976,79 m3/kg,6 Δi J/kgK 358,58-6-

62 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus Příloha -6-

63 VUT Brno FSI EÚ Andriy Tkachuk Smíšený teelný cyklus 3 Příloha 5-63-