ermodynamka ro +EE Možné zůsoby výroby elektrcké energe v současnost: termodynamcká řeměna energe jaderného alva a salování foslních alv v mechanckou energ a následně elektrckou - jaderné a klascké teelné (teelné na foslní alva) elektrárny řeměna mechancké olohové a knetcké energe vody v mechanckou energ a následně elektrckou - vodní elektrárny řeměna slunečního záření na elektrckou energ (římo nebo zrostředkovaně) - sluneční, větrné, slaové geotermcké, Struktura nstalovaného výkonu a vyrobené energe v ČR řed zrovozněním JE emelín: Struktura výroby v roce 005: JE jaderné elektrárny P arní elektrárny uhelné E vodní elektrárny PP arolynové a lynové elektrárny OZE obnovtelné zdroje energe (ředevším bomasa) Předoklad světového vývoje výroby elektrcké energe:
ýroba elektrcké energe v České reublce je v nejblžší budoucnost možná ředevším na základě termodynamckých řeměn vodní áry. Energetcké výrobny odle druhu energe: elektrárny, telárny, výtony (kotelny) Energetcké výrobny odle druhu nasazení: základní, ološčkové (do P S ), ščkové Základní termodynamcké velčny telota míra knetcké energe elementárních částc hmoty daná translačním, rotačním a vbračním charakterem C, K tabs 0 73.5 C 0 [ ] K měrná teelná dq J kaacta c, Q m c dt m c [ J] d kg K Rm c P c r - Mayerova rovnce M m R m unverzální lynová konstanta 8,34 JK.mol M m molová hmotnost [kg mol ] cp - Possonova konstanta závslá na očtu atomů c v molekule ( atom -. 66, -.4, 3 -,3) r r c cp absolutní ráce ráce vykonaná lynem jednorázově da dl dv [ kj ] techncká ráce ráce vykonaná lynem v racovním cyklu da dl v d [ kj ] telo úhrnná teelná energe ř výměně v termodynamckém systému dq du + da c d + dv [ kj ][ kwh][ kcal] vntřní energe du c d [ kj ] - daná čstě vntřním stavem, je stavovou velčnou nezávslou na hstor, vyjadřuje. termodynamcký zákon entale součet vntřní teelné energe a mechancké vtlačovací ráce d du + d( v) dq dl [ kj ] entroe charakterzuje změny tela vzhledem k telotě a vyjadřuje. termodynamcký zákon dq c ds s dq du d c s ln + 0 0 t0 0 C 0 73.5 K s0 0 kj kg K Základní termodynamcké vratné děje zobarcký konst. konst. dq d cp d da dv zochorcký konst. konst. dq du c d da 0
zotermcký ln ln.. r a da da dq konst konst adabatcký.., konst konst q s ( ) ( ) 0 v r c a dq Základní termodynamcké cykly: Obecný cyklus - 0 0 Q Q L A da dq U du P Carnotův cyklus - složen ze dvou zoterm a dvou adabat ( ) ( ) ( ) 3 4 3 S S S S S S Q Q Q P O P Jouleův-Braytonův cyklus lynové turbny - složen ze dvou zobar a dvou adabat v racovní oblast deálního lynu ( ) ( ) 443 443 443 443 A dodaná A B A získaná D C q A D q B C l l O P ) ( ) ( l C D B C
- jednoduchá raktcká realzace - raktcká realzace s výměníkem tela a rozdělenou turbínou Clausus-Rankn cyklus arní turbny - složen ze dvou zobar a dvou adabat v racovní oblast áry a vody
suchost áry m x 0; [] s s + x( s s ) m + m v v + x( v v ) v v + x( v v ) l ( ) 3 l - adabatcká komrese v hlavním oběhovém čeradle (naáječce) - zobarcký ohřev v ohříváku ekonomzéru (součást kotle) 3 zobarcký a současně zotermcký var ve výarníku (součást kotle) 3 4 zobarcké řehřátí áry v řehříváku (součást kotle) 4 5 adabatcká exanze áry v turbíně 5 zobarcká a současně zotermcká kondenzace v kondenzátoru
l ( ) 3 l a kd
Kombnovaný arolynný cyklus - sojuje výhody a snžuje nevýhody obou cyklů (řílš vysoká výstuní telota u lynného a řílš nízká vstuní u arního), raktcká účnnost je 0.4 až 0.58 (lynový oběh s běžnou t C 350 C má účnnost 0.8 až 0.38, arní oběh s běžnou t 540 C má účnnost 0.8 až 0.4). - raktcké realzace a) výfukové lyny do klasckého arního kotle lus ohřev vody b) neřtáěný kotel, řtáění možné říležtostně (není jen výměník) c) aralelní sojení lynného a arního cyklu, které jsou relatvně samostatné d) velm těsná vazba mez oběhy, které nemohou racovat samostatně
Účnnost Clausus Rankn cyklu: l a e a kd a kd 4 5 4 ' 6.5 MPa, t 430 C a > a 345 kj kg adabatcká exanze a tkd 37 C > e 6. 4 kpa a e 040 kj kg had a e 05 kj kg t c 37 4.868kJ kg kd kd 54.9 kj kg had a kd 05 0.39 345 54.9 a
Střední telota řívodu tela: ( ) X X X X X X X s s s s q Dílčí účnnost fáze výroby áry: X 5 edy: 4 3 3 < < a 4 3 3 < < Přhřívání áry
0 ( 4 5 ) + ( 6 7 h0 + h0 ( ) + ( ) q + q 4 6 Podmínkou smyslulnost řhřívání je: < 4 5 6 5 Zlešení teelné účnnost díky řhřívání je v rax až 4 %. Proto se oužívá jen u velkých elektrárenských bloků, kde navíc zlešuje termodynamckou účnnost. Příklad vyhodnocení účnnost Zadání: ta 500 C, a 9.5MPa,.5MPa, t 500 C t kd 33 C Okruh bez řhřívání áry: a, t a > a 3350kJ kg kd tkd c 33 4.868 38.6kJ kg t 33 C > 5kPa > 985kJ kg k e e a e 3350 985 N kd 0 0.4 a N 335038 Okruh s řhříváním áry:.5mpa > 995kJ kg,, t 500 C > 3465kJ e N tkd 33 C > e 5kPa > e 35kJ kg N ( a e ) + ( e ) 3350 995 + 3465 35 N kd + 335038 + 3465 995 ( ) ( ) ( ) ( ) 0 ( a N ) ( e ) Regeneratvní ohřev vody kg 0.43
( ) 3 4 α 6 4 0 3 Možné zvýšení účnnost díky regeneratvnímu ohřevu je oět okolo 3 %. Příklad vyhodnocení účnnost Zadání: Admsní ára je sytá, a 5 MPa, e 5kMPa a > 3 a 794kJ kg e > 4 e 860kJ kg > t > t c e kd 33 4.868 38.6kJ kg kd kd Okruh bez regeneratvních ohříváků (RO) áry: a e 794 860 0 0.35 a 794 38.6 Okruh s regeneratvním ohříváky (RO) áry: Z teelné blance RO určíme otřebné oměrné množství odběrové áry: αm 6 + M M + αm > RO 0 RO 0 α a 6 e α a ( ) 6 794860 α 794 e ( 860) 6 t tn t cp tn cp t N z s dagramu 6 Naříklad ro t N 00 C 00 4.6 46 kj kg t N 00 C z s dagramu 6 5 kj kg α 4638.6 5 46 6 α 0.85 ( ) 794 860 0.85( 5860) RO a e 6 e 0 794 46 a 0.373
t [ C] [ ] N kj kg kj kg to 50 09 955 0.04 0.360 80 335 0. 0.369 00 46 5 0.85 0.373 30 546 300 0.00 0.376 60 675 465 0.0 0.379 90 808 590 0.60 0.375 [ ] 6 α [ ] [ ] Parametry vstuní áry Navýšení admsní teloty Navýšení admsního tlaku Snížení tlaku o exanz (tzv. rottlaku) ermodynamcká, teelná a celková účnnost Účnnost resektující nedokonalost termodynamcké řeměny v turbně (děj není zcela adabatcký a dochází k navyšování entroe sdílením tela do okolí) je tzv. termodynamcká účnnost.
hs a K D 0.7 0.9 had a e otom výsledná teelná účnnost je: 0 D a celková účnnost elektrárenského bloku: el K P 0 D M G kde jsou: K - účnnost kotle 0.8 0. 9 P - účnnost arovodů 0.99, JE 0.97 0.98 M - mechancká účnnost soustrojí 0.97 0.99 SP D D M - termodynamcká účnnost na sojce G - elektrcká účnnost alternátoru 0.97 0.99 r - elektrcká účnnost blokového transformátoru 0.97 0. 99 r