De eerste helft van dit semester worden de verschillende stoomketels en hun onderdelen behandeld. Hierbij ook aandacht voor materialen en warmteberekeningen, verliezen en rendement. Bespreken van ketelwaterbehandelingen, opgeloste stoffen en effecten die deze kunnen hebben in de installatie. De tweede helft van dit semester worden de historische turbines behandeld. Kenmerkende eigenschappen in bouw en werking. Materialen van schoepen, opvang van axiaalkrachten etc. programma woensdag 8 oktober 2014 10:59 2B Si Pagina 1
57
Embed
programma - jdisseldorp.nl · e) bepaal de enthalpietoename in de ketel f) bepaal de enthalpietoename in de voedingpomp Stel dat alle energie in de turbines nuttig wordt gebruikt
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
De eerste helft van dit semester worden de verschillende stoomketels en hun onderdelen behandeld. Hierbij ook aandacht voor materialen en warmteberekeningen, verliezen en rendement. Bespreken van ketelwaterbehandelingen, opgeloste stoffen en effecten die deze kunnen hebben in de installatie.De tweede helft van dit semester worden de historische turbines behandeld. Kenmerkende eigenschappen in bouw en werking. Materialen van schoepen, opvang van axiaalkrachten etc.
programmawoensdag 8 oktober 201410:59
2B Si Pagina 1
blz 10 van deel 1
circulatiedruk:ontstaat bij natuurlijke circulatie in een ketel.als deze druk groter is dan circuleert het water sneller
de circulatiedruk wordt (gelukkig) tegengewerkt door de weerstand van de pijpwand.
dichtheid van kokend water bij de kritische druk ( 221 bar):1/0,00317=315,45741 kg/m3
Hoe hoger de pijpen zijn des te groter de circulatiedruk.Hoe hoger de stoomdruk des te lager de circulatiedruk
Bij natuurlijke circulatie geldt:
2b Les 1vrijdag 5 september 201412:48
2B Si Pagina 2
Wat gebeurt er bij verstoorde circulatie?
onderkant stijgpijp raakt verstopt•Je gaat zeer veel brandstof verstoken•de enige valpijp (die er is ) raakt gedeeltelijk verstopt•
zie tabel 1b van blz13.
wat gebeurt er met de stoombel-snelheid als de druk toeneemt?Wat gebeurt er met de bel-snelheid als er meer bellen zijn?
Wanneer neemt de druk toe in een ketel tijdens bedrijf?Wanneer neemt het aantal bellen in een pijp sterk toe?
circulatie in een ketelvrijdag 5 september 201413:46
2B Si Pagina 3
6 l/ min
= 6 kg/min= 6/60=0,1 kg/s
energie kosten:
30x0,1x4,2=12,6 kW
10 minuten600 sec
600x12,6=7.560 kJ
1 m3 gas geeft 30000 kJ
7560/30000=0,252
`douchenmaandag 8 september 201411:03
2B Si Pagina 4
25 kg/s
dus per maand: 25x3600x24x30=64800000
dus 65.000 ton per maand (30 dg)
asgehalte: 3%
2b les 2vrijdag 12 september 201412:56
2B Si Pagina 5
Stroming van water en stoom
symbolische schets van een wp ketel
Stroming van rookgas
volgorde
Bekeken hebben we het filmpje van Wubbo Ockels over de twee wetten van de thermodynamica bij een elektriciteitscentrale.
E in = E uit Wet van behoud van energie
Efficiency is groter bij een groter temperatuurverschil tussen in en uitgaande stromen.
We praten dan eigenlijk over:Stroming van Energie
stromingenvrijdag 12 september 201413:26
2B Si Pagina 6
vrijdag 12 september 201413:44
2B Si Pagina 7
2 typen:
vlampijpketels ( max 16 bar, alleen VS)waterpijpketels (hoger dan 16 bar, OS)
Soorten / bouwvormen:
rondpompketels ( merk Lamont) blz 27
is eigenlijk 1 lange pijp blz 28doorpomp ketel (geen drum en geen circulatie).
restgassen van destillatie ruwe olie
Afgassenketels (hulpketel allerlei doeleinden a/b van een schip) soms met hulpbranders.
Blz 31.
soorten ketelsvrijdag 12 september 201413:55
2B Si Pagina 8
STOOMKETELS
les 3vrijdag 12 september 201414:09
2B Si Pagina 9
functie:
voorraad water voor verdamping-
stoom en water scheiden-
toevoer van water uit de ECO verdelen over de lengte van de drum (mengen water met verschillende temperaturen)
-
toevoer van hulp chemicaliën via chemicaliën pijpje-
spui- pijp (legen van de drum maar ook verversen.-
warmte opslaan, accumuleren-
hierover volgende week een opgave
De drumvrijdag 19 september 201414:04
2B Si Pagina 10
voor de scheiding van waterdeeltjes en stoom:
cyclonen langs de wand van de drumstoomzeef (platen boven het waterniveau)
na ketel p=100 bar, t= 450 C1)na HP turbine p=10 bar 2502)na reheath t= 3503)na MD turbine p= 1 bar t= 2004)na LD turbine p= 0,01 bar x= 90%5)
toestanden: (veranderingen in zijn ideaal)
1 dec progrwoensdag 26 november 20149:53
2B Si Pagina 25
na LD turbine p= 0,01 bar x= 90%5)na condensor water op kooktemp bij 0,01 bar6)na voedingpomp 110 bar 7)
Teken de kringloop in een molier diagrama)teken het proces in de 3 turbines in een h-s diagramb)hoeveel water zit er in de stoom na de LD turbine? (antw. in %)c)bepaal de 3 warmtevallen in de 3 turbines.d)bepaal de enthalpietoename in de ketele)bepaal de enthalpietoename in de voedingpompf)Stel dat alle energie in de turbines nuttig wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken. Maak dan een berekening van het rendement van deze installatie.
g)
2B Si Pagina 26
snelheids-druk diagram laten zien en verteld
verteld over veel betere rendement van deze turbine vanwege:
lage stoomsnelheden-
lagere toerental-
Zoelly turbinedinsdag 9 december 201415:54
2B Si Pagina 27
onderdelen ( alle stof uit leerjaar 1 kennen: omgaan met stoomtabellen, dichtheid bepalen, enthalpie bepalen van mengsel van damp en water)
boek ketels: H1 t/m 3 en H8 rendement,
boek turbines: H 1 en 2
PvB stofdinsdag 6 januari 201514:40
2B Si Pagina 28
OP blz 45 zie je een tekening van een Zoelly turbine met een voorgeschakelde 2traps Curtis turbine.
Stel er zijn 8 Zoelly trappen. Hoe gaat de stoom er dan doorheen?
hoeveel straalbuizen worden gepasseerd?Hoeveel snelheidstrappen zijn er?
Hoe kun je het vermogen regelen in een turbine?
regelklep in de toevoerleiding verder open zetten-
hierna de keteldruk verhogen.-
Straalbuizen bij-schakelen-
blz 44 Voorschakelturbinedinsdag 6 januari 201515:36
2B Si Pagina 29
Tegendrukturbines vindt je bij bedrijven die stoom nodig hebben voor andere toepassingen dan elektriciteitsopwekking.
meestal wordt stoom gebruikt voor verwarming. Een druk van 4 a 5 bar is dan voldoende.
Aftap turbineEr wordt op verschillende plaatsen langs de turbine stoom afgetapt.
vb. Bij een turbine die gemaakt is om te werken met p= 60 bar en aan het eind een condensor heeft, zou je stoom van bijvoorbeeld 40, 20 10 bar kunnen aftappen.
Wat gebeurt er met het turbine vermogen als je gaat aftappen?
6 januari gedaan:
dh per turbine bepalen-
met ms het vermogen bepalen-
met het totale vermogen en de totaal toegevoerde energie, het rendement van de installatie bepalen.
P regelen met een regelklep, het bijschakelen van straalbuizen of door drukverhoging.
-
van een turbinetrein van 3 met reheat tussen hp en ip turbine:
Condensatieturbine tegendruk turbinesdinsdag 6 januari 201515:59
2B Si Pagina 30
druktrappen en snelheidstrappen
1 trap van de zoelly bestaat uit 1 druktrap gevolgd door een snelheidstrap
In elke trap van een zoelly turbine geldt dezelfde warmteval (delta h)
Het vermogen van een Zoelly turbine is:
vermogen van 1 trap x aantal trappen
Vermogen kan worden geschatVermogen kan worden berekend na het tekenen van snelheidsdriehoeken
zoelly turbinedinsdag 13 januari 201515:33
2B Si Pagina 31
Heeft een trommelrotorHeeft asymmetrische schoepenBij een Reactiegraad van 50% vindt 50% van de warmteval per trap plaats in de loopschoepen, de rest in de leischoepen.
De stoom geeft energie af tussen de loopschoepen (vertraging) maar zal daar ook versnellen
We noemen de Parsons daarom een Overdruk turbine; er is hier drukverschil over de loopschoepen
zie snelheidsdriehoeken.
Stel: je ziet een 16 traps Parsonsturbine met een dh totaal = 320 kJ/kg
deze heeft dan 16 rijen loopschoepen en daartussen 15 rijen leischoepen (+ 1 straalbuis aan het begin)
hoe groot is de dh per loopschoep ?antw. 10 kJ/kg
de reactiegraad = 50%
Parsons turbinedinsdag 13 januari 201515:48
2B Si Pagina 32
Parsons opgave
doorloop deel 1 en deel 2
aandacht voor dl 1 H8 Rendementen
Laatste lesdinsdag 13 januari 201515:58
2B Si Pagina 33
Q in
Q br
Q lucht
Q voeding water
Q uit
Q stoom
Q rookgas
Q rest
PvB-3 Oefenopgavendinsdag 20 januari 201514:50
2B Si Pagina 34
vervolgdinsdag 20 januari 201515:48
2B Si Pagina 35
fossiele brandstoffen
vast vloeibaar, gas-
ontstaan in vroeger tijden-
samenstelling verschilt met vindplaats-
Het zijn allemaal koolwaterstoffen
samenstelling brandstoffen
vervuilingen in de brandstof
zwavelstikstofSilicium (zand = SiO2)metalen (soms zware metalen als Pb, Ra, Plutonium etc, Au, Ag soms ook
Niet fossiel: Hout, afval
verantwoord verbranden betekent: niet meer verbranden dan er aangroeit in een jaar.
er zit veel zuurstof innadeel: er zit veel water in.
semester 2maandag 2 februari 201512:52
2B Si Pagina 36
Als je denkt aan stoken dan zijn de volgende eigenschappen van belang:
stukgrootte. Hoe kleiner de stukjes des te sneller verbrand het ( er komt veel warmte vrij in korte tijd!!). Grote stukken verbranden: dan komt er evenveel warmte vrij per kg alléén het gaat in een langere tijd. Het vermogen van de verbranding verschilt dan erg.
-
asgehalte (steenkool heeft vaak een asgehalte van 5% )-
Vliegas + bodem-as. Het vliegas, wordt gebruikt in de cement industrie en wegenbouw
in de kern enkel duizenden graden○
net buiten de vlammen 900 tot 1100 graden○
verbrandingstemperatuur: waar praten we over?-
Ontstekingstemperatuur. bij deze waarde blijft de brandstof uit zichzelf doorbranden.
-
voor thuis: doorlezen blz 1 t/m blz 8 vloeibare brst. vergeet de tabel niet!!
Zoek eens uit voor hoeveel jaar er nog aardolie isdoe dit ook voor aardgas en steenkool
Wat zal volgens jullie de toekomst worden voor energie opwekking?
volgende week vanaf vloeibare brandstoffen
vaste brandstof: eigenschappenmaandag 2 februari 201513:42
2B Si Pagina 37
soorten olie indeling gaat naar dichtheid (grootte vd moleculen)
verstuiven gaat wanneer de druk hoog is en de viscositeit laag
de visc kan worden verlaagd (t verhogen)
VERSTUIVEN:
denk aan water verstuiven met je mond.
Wat is het regelbereik van een brander?
stel je hebt een pijpje met aan het einde een verstuivergaatje.
minimale druk is de druk waar het verstuiven begint, bij lagere druk komt er een straaltje brst uit (geen verstuiving)
maximale druk is de druk waarbij de meeste brandstof wordt verstoven ( liter/sec of kg/sec) een hogere druk heeft geen zin. Er zal niet meer uit-stromen.
Regelbereik van een brander is het percentage van de max flow waarover de brander nog regelbaar is
Lees zelf door blz 9 t/m 12 en stel vragen als je iets niet duidelijk is.
stel: je hebt olie nr 4tot welke temp moet je verwarmen om te kunnen verstuivenantwoord: tussen 80 en 90 C, want daar is de visc. 5 Engler.
Regelbereik:
een brander begint te verstuiven bij een druk van 11 bardeze verstuiver kan maximaal 30 bar hebben. Dat wil zeggen boven de 30 bar komt de max hoeveelheid/sec uit de brander; verder opvoeren van de druk heeft geen zin. Gevraagd: hoe groot is het regelbereik van deze brander?Antwoord: (30 - 11) / 30 = 0,6333
Waarom geeft de aanwezigheid van zwavel in de brandstof problemen?In welke ketelonderdelen is dat dan?Antw. Bij verbranding ontstaat Zwavel-di-oxide.. Dit vormt met water in de rookgassen Zwavelzuur en zwavelig zuur.Als er van deze zuren in het water zitten en dit water condenseert, dan zal het zuur gaan uitbijten op het oppervlak. Meestal op eco-pijpen en in de LUVO platen
viscositeitsgrafiekenmaandag 9 februari 201514:12
2B Si Pagina 39
The critical pressure ratio is the pressure ratio which will accelerate the flow to a velocity equal to the local velocity of sound in the fluid.
•The maximum gas flow through a nozzle is determined by the critical pressure.
Critical flow nozzles are also called sonic chokes. By establishing a shock wave the sonic choke establish a fixed flow rate unaffected by the differential pressure, any fluctuations or changes in downstream pressure. A sonic choke may provide a simple way to regulate a gas flow.
pc / p1 = ( 2 / (n + 1) )n / (n - 1) (1)wherepc = critical pressure (Pa)p1 = inlet pressure (Pa)n = index of isentropic expansion or compression - or polytropic constant
The ratio between the critical pressure and the initial pressure for a nozzle can expressed as
Steam where most of the process occurs in the wet region : n = 1.135•Steam superheated : n = 1.30•Air : n = 1.4•Methane : n = 1.31•Helium : n = 1.667•
For a perfect gas undergoing an adiabatic process the index - n - is the ratio of specific heats - k = cp / cv. There is no unique value for - n. Values for some common gases are
Example - Air Nozzles and Critical Pressure Ratios
pc / p1 = ( 2 / (1.4 + 1) )1.4 / (1.4 - 1)
= 0.528
The critical pressure ratio for an air nozzle can be calculated as
Critical pressures for other values of - n:
n 1.135 1.300 1.400 1.667
pc / p1 0.577 0.546 0.528 0.487
Mass Flow through Nozzles
mc = Ac (n p1 ρ1)1/2 (2 / (n + 1))(n + 1)/2(n - 1) (2)wheremc = mass flow at sonic flow (kg/s)Ac = nozzle area (m2)ρ1 = initial density (kg/m3)
The mass flow through a nozzle with sonic flow where the minimum pressure equals the critical pressure can be expressed as
Geplakt uit <http://www.engineeringtoolbox.com/nozzles-d_1041.html>
asveel C 02poederkool-vliegasafvalstoffenrookgassen moeten worden gereinigdslakvorming, hoe krijg je het weg?veel onderhoud nodig aan ketelpijpen
bij onvolledige verbranding zijn er 2 nadelen:4)CO IS VERSTIKKEND en dodelijk1)je krijgt dan minder warmte2)
maak de vragen thuis af.
HOUD bij het boekje tot waar we gekomen zijn.
donderdag 19 februari 201512:55
2B Si Pagina 45
Als je de samenstelling van de brandstof weet dan kun je in principe de verbrandingswaarde berekenen.
wat moet je dan weten wat er uit de chemische analyse is gekomen. In een laboratorium kan worden bepaald hoeveel massa % C, H, O, N, S, H2O, etc er in de brandstof zit. Dat wil je als koper graag weten, uiteraard.
Voorbeelden met wat wij weten.
uitgangspunten:
1 kg H2 geeft 144.000 kJ1kg S geeft 10.500 kJ
verbranding van 1 kg C geeft 34.000 kJ
brandstof bestaat uit:81% C12 % H2 % S1 % H2Orest (4%) wordt as
Vraag:bereken de verbrandingswaarde in kJ per kg van deze brandstof.
Verbranding- en luchtberekeningen na de vakantievrijdag 20 februari 201513:51
Slak afvoer in een kolenketelmaandag 16 maart 201513:52
2B Si Pagina 52
verstuiving:
drukverstuiving•verstuiving met retourdruk regeling•stoomverstuiving•rotating cup •
Hoe wordt de hoeveelheid geregeld?
meestal door de retourdruk regeling
oliebrandersmaandag 16 maart 201514:00
2B Si Pagina 53
1.
Geplakt uit <https://www.google.nl/search?q=burner+airsupply&biw=1347&bih=753&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=-7kKVcSeB8TuUN-ygOAM&ved=0CAYQ_AUoAQ&dpr=0.95> Geplakt uit <https://www.google.nl/search?
Geplakt uit <https://www.google.nl/search?q=boiler/burner+combustion+air+supply+requirements+and+maintenance&biw=1347&bih=753&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=VLoKVa6VJIOyUY7kgzg&ved=0CAYQ_AUoAQ&dpr=0.95>
Volgende les:
lijst met vragen over stooktechniek
1.
luchtvoorziening aan het vuurdonderdag 19 maart 201512:58