Doel is: Verdieping m.b.v. 2 REWIC Readers en koppeling aan de natuurkunde-les. periode 3 Rendementsverbetering door aftapvoorwarming en herverhitting

programma 3e jaar woensdag 27 januari 2016 12:31

Doel is: Verdieping m.b.v. 2 REWIC Readers en koppeling aan de natuurkunde-les periode 3 Rendementsverbetering door aftapvoorwarming en herverhitting periode 4 Condensatie Inrichting

3 C=meng, E, en B=maint Pagina 1

Inleiding maandag 2 februari 2015 8:46

Het kringproces turbine installatie bestaat uit isobare warmtetoevoer, bijna isentrope arbeidslevering, isobare warmteafvoer en een isentroop arbeidsverbruik. Daarna herhaalt alles zich weer. toestandsveranderingen per apparaat -

ketel: verhoging van de inwendige energie turbine: stoom stroomt erdoor en geeft energie af W condensor: verlaging van inwendige energie voedingpomp: met een beetje arbeid van buiten wordt de druk verhoogd

Carnot en zijn onderzoekingen:

Hij leefde van 1796 tot 1832 het jaar waarin hij stierf aan cholera, was een leerling van James Watt uit Schotland, die een stoommachine uitvond. Hij deed theoretisch onderzoek naar processen die bestonden uit 2 adiabaten en 2 isothermen en hij gebruikte daarbij de algemene gaswet: P.V=m.R.T Hij ontdekte dat het technisch hoogst haalbare rendement afhankelijkis van 2 temperaturen: - T waarbij de warmte wordt toegevoerd T Hoog - T waarbij warmte wordt afgevoerd T Laag 3 C=meng, E, en B=maint Pagina 2

η=1-


kracht, arbeid en energie zondag 31 januari 2016 21:38

UIT HET NATUURKUNDE BOEK

Onthoud dit goed: Er wordt arbeid verricht als het voorwerp waarop kracht wordt uitgeoefend zich verplaatst, in de richting van die kracht. Onthoud ook dit: Iets heeft energie als het de mogelijkheid heeft om arbeid te verrichten Met energie kan 2 dingen gebeuren: - omzetten in een andere vorm van energie vb van chemische naar thermische - overdracht naar dezelfde vorm van energie vb van thermische naar thermische (radiator met warm water naar lucht)


Inwendige energie van gassen zondag 7 februari 2016 18:18

Als een vloeistof verdampt dan gaan de moleculen naar de gas-vorm. De vd Waalskrachten zijn doorbroken, de afstand is zo groot geworden dat de deeltjes elkaar niet meer aantrekken en krachten dus geen invloed meer hebben. Dan bestaat er alleen nog bewegingsenergie van de moleculen

De energie van bewegende deeltjes hangt af van: - snelheid ( we nemen de gemiddelde snelheid, er zijn altijd deeltjes sneller maar ook langzamere) - massa van de deeltjes. Een zwaarder molecuul heeft meer energie. Afleiding van de formule: Wkin= 1/2 x m x v2 - Als er kracht op een deeltje werkt dan verplaatst dit zich, er wordt arbeid verricht:

W= F x S - als een deeltje zich onder werking van een kracht verplaatst dan verplaatst dat deeltje zich, met een versnelling, volgens de formule: S= 1/2 x a x t2 - Kracht en versnelling: F= m x a volgens Newton - snelheid bij versnelling: v = a x t dus kun je zeggen:

W = m x a x 1/2 x a x t2 W = 1/2 x m x a2 x t2 = 1/2 x m x (axt)2 W= 1/2 x m x v2

En deze laatste formule wordt altijd gebruikt voor kinetische energie en we zijn eraan gekomen door een aantal formules te gebruiken die allemaal gelden voor deeltjes met massa. Het is een zeer belangrijke voor de natuurkunde, er is zelfs een heel aparte afdeling ontstaan: de Thermodynamica.


Inwendige energie zondag 7 februari 2016 19:44

Als je arbeid uit een machine wilt laten komen zul er energie in moeten doen. Maar als je een machine wilt laten werken dan moet je altijd bedenken dat een deel van die toegevoerde energie gaat zitten in INWENDIGE energie van de werkende stof. Dat deel kan niet of maar gedeeltelijk naar arbeid worden omgezet.

hoe zit dat met een: - verbrandingsmotor - een stoomturbine installatie - een elektromotor Inwendige energie van moleculen, "U" genoemd, bestaat uit 2 delen, kinetische- en potentiele energie, de verandering van U is dan: ΔU = ΔUk + ΔUp Bij (ideale) gassen is de potentiele energie ΔUp = 0, omdat de moleculen zo ver van elkaar zijn dat deze energie geen invloed meer heeft. Dan blijft dus over: ΔU = ΔUk


Eerste Hoofdwet thermodynamica woensdag 17 februari 2016 18:19

EERSTE HOOFDWET van de thermodynamica zegt: "energie gaat nooit verloren" daarom moet het zo zijn dat: "de TOEGEVOERDE energie", Qtoe genoemd, is gelijk aan de toename van de inwendige energie plus de verrichte uitwendige ARBEID. Qtoe = ΔU + Wu Voor een gas kun je er dan van maken: Qtoe = ΔUk + Wu


Wu : De uitwendige arbeid zondag 7 februari 2016 21:44

Denk aan het experiment met een hoeveelheid gas in een cilinder, waarboven een gewichtloze zuiger heen en weer kan schuiven zonder weerstand:

boven: de moleculen zitten in volume V1 moleculen oefenen kracht uit op de zuiger

Onder: Er is warmte toegevoerd, de druk van het gas is gelijk gebleven (waarom?) maar het volume is vergroot. Geleverde arbeid W= F x S = pxAxS = p x ΔV Een Isobarische warmtetoevoer

Je kunt er ook zo naar kijken met de gaswet: p.V1 =m.Rs .T1 en p.V2 = m.Rs .T2 dan wordt: Wu = p(V2 - V1 ) Wu = m.Rs .ΔT


Warmtestroming: Qtoe, Arbeid en Qaf zondag 31 januari 2016 21:53

Moleculen hebben een inwendige energie die uit 2 soorten bestaat: - bewegingsenergie - van der Waals aantrekkings-energie dit is potentiele energie. Vaste stoffen en vloeistoffen! ( Voor gassen zijn de vd Waalskrachten niet meer aanwezig, de afstanden tussen de deeltjes zijn te groot. Hier is alleen nog bewegingsenergie.) Als we een massa deeltjes dus energie laten opnemen moeten we er goed rekening mee houden dat dit inwendige energie wordt. Warmte is ontvangen energie.

Meestal is de energie Qaf gelijk aan de afgevoerde massa met inwendige energie, afgewerkte stoom bij een turbine en uitlaatgassen bij een verbrandingsmotor. Deze massa gas heeft kort daarvoor arbeid geleverd en wordt nu afgevoerd.


Meer gaswet, Soortelijke warmte woensdag 27 januari 2016 13:06

=R

of

= m.Rs

Rm= M.Rs of

dus Rs = Rm/M

= m.Rm/M

Rs = R voor 1 kg gas Rm = R voor 1 mol gasdeeltjes (vast aantal van 6 x 10 macht 23)

Soortelijke warmte van een gas?

Wat betekent c = 4,2 kJ/kg.K ? Wat stelt de soortelijke warmte c van gas dan voor, als gas bij veranderingen arbeid levert of opneemt? Q=m.c.Δt Anders gesteld waarvan hangt de waarde van c af? Daarom gebruiken we voor een gas alleen cv of cp En we weten: • als de druk constant is dan is er een W èn een ΔU • Als het volume constant is dan is er géén W maar alléén ΔU En als druk én volume allebei veranderen dan kan deze hele formule niet worden toegepast. We gebruiken voor stoom (en alle andere gassen ook) enthalpie als warmtehoeveelheid en nooit m.c.Δt.


Opg. Carnot vs Rankine maandag 8 februari 2016 13:31

1) In een Carnot proces Qtoe bij 360 C Qaf bij 20 C Bereken het Carnot rendement 2)

In een Rankine proces met verzadigde stoom als werkend medium: Verdampingstemperatuur = 360 C Condensatietemperatuur = 20 C Bereken het thermische rendement van deze installatie. 3) Hoe verklaar je het verschil tussen antw van 1 en antw van 2?


stappen vrijdag 19 februari 2016 11:06

doel bereken het rendement van het Rankine proces gegevens temperaturen 30 en 320 C doel (h1-h2)/(h1-h5) want dat is W/Qtoe W= h1-h2 Qtoe = h1-h5 1) wat is s2 2) hoeveel water of damp is er in punt 2 3) bereken dan h2

gedaan laatste les voor de vakantie 3 sommen!


Exergie Theorie (overslaan) zondag 8 februari 2015 22:25

Omdat bij elke energie omzetting of overdracht wat energie verloren lijkt te gaan is geprobeerd hieraan te rekenen: hoeveel dan? definities: Exergie is de maximale arbeid die uit een energiedrager gehaald kan worden. Entropieverandering: ∆S = ∆Q/T (waarin Q = warmte stroom) Eerste hoofdwet zegt: (energie gaat nooit verloren) Energiestroom naar apparaat toe - energiestroom van het apparaat af = geleverde arbeid (in ideaal proces, ∆S = 0) Qh - Ql =W (warmte stroomt van hoge naar lage T)

( Tref = T-omgeving en T de temp. bij toevoer ) omdat W = Qh - Ql wanneer

W = Qh en W =

Hier staat dan dat de maximale Arbeid uit een ideaal proces altijd kleiner is dan de toegevoerde warmte aan het proces. Laat staan voor een NIET-Ideaal proces ! Deze laatste formule wordt gebruikt om de maximale ARBEID te berekenen die uit thermische processen kan worden gehaald. Dit noemen we EXERGIE (B): 3 C=meng, E, en B=maint Pagina 13

thermische processen kan worden gehaald. Dit noemen we EXERGIE (B): B=


Stoominstallatie met voorwarming van voedingwater woensdag 17 februari 2016 18:33


voorbeeld berekeningen isentroop zondag 8 februari 2015 22:38

Zonder voorwarmer. uit ketel komt VS p=60 bar condensor werkt met 0,05 bar en koelt af op kooktemp. teken de kringloop in een geschetst TS diagram bereken het rendement Berekeningen: x= 0,6837 has = 1794.94 W= 2785-1794.94=990.06 Qtoe= 2785-137.77=2647.23 uitgerekend: rend = 0,374 MET voorwarmer. tussendruk 3,5 bar aftap enth = 2290 (aftap halverwege de warmteval; uit hs diagram)) Mengvoorwarmer VW uit op kookt bij 3,5 bar hw =584.27 Hoeveelheid aftapstoom (584.27-137.77)/(2290-137.77)= 0,2075 W= (2785-2290)+(1-0.2074)*(2290-1794.5)=887.73 Qtoe = 2785-584.27=2200.73 Uitgerekend rend =

887.73/2200.74=0.4034

2 foto's van bord gemaakt


t-s diagram donderdag 18 februari 2016 12:53


h-s diagram zondag 28 februari 2016 22:17


Kringloop simpele Rankine cyclus donderdag 18 februari 2016 13:10


Kringloop met oververhitting van stoom donderdag 18 februari 2016 13:11


Kringloop Met reheat donderdag 18 februari 2016 13:12


Kringloop Met voedingwater voorwarming donderdag 18 februari 2016 13:30


Grenzen van de ketel bij VW voorwarming zondag 28 februari 2016 21:32

Als het voedingwater wordt voorgewarmd voordat het de ketel ( = ECO ) binnenkomt:

- Mag het niet gaan koken in de ECO. Bij de vw regelaar mag het niet koken. Daarom moet het water minstens 30 C onder de kooktemperatuur blijven na de ECO. - Als er weinig warmte in de ECO wordt afgegeven dan blijft er veel warmte over voor de LUVO. De lucht voor verbranding mag ook weer niet te hoog worden.


Waar aftappen voor het hoogste resultaat? zondag 28 februari 2016 22:27


berekenen hoeveelheid aftapstoom maandag 14 maart 2016 10:48

We weten nu dat bij gebruik van 1 voorwarmer halverwege de warmteval moet worden afgetapt. Vraag blijft over: Hoeveel moet er worden afgetapt. Opgave op het volgende blad. Deze opgave bestaat eigenlijk uit een stappenplan. Je mag best op een snellere manier naar het antwoord van vraag e toe werken.


opgave aftapstoom maandag 14 maart 2016 10:53

Een stoominstallatie bestaat uit een gesloten kringproces , waarin de volgende onderdelen zijn opgenomen: Ketel , turbine met aftapstoom , condensor , condensaatpomp , ontgasser en voedingpomp. Verder zijn de volgende gegevens bekend:

- De oververhitte stoom is 400 ˚C en 40 bar - De afgewerkte stoom na de turbine heeft een druk van 0,05 bar De stoom voor de ontgasser wordt afgetapt op de helft van de warmteval in de turbine.

Ga er bij de berekeningen vanuit dat: - De warmteval in de turbine isentropisch verloopt. - De pompen in het systeem geen arbeid vragen. - De ketel geen verliezen heeft. Gevraagd:

a.

Teken het proces flow diagram van deze installatie.

b. Bepaal m.b.v. het Mollier-diagram de enthalpie van resp. de oververhitte stoom (hos) , de afgewerkte stoom (he) en de aftapstoom (ha) . c.

Bepaal de temperatuur en de enthalpie van het condensaat na de condensor.

d. Bepaal de temperatuur en de enthalpie van het voedingwater na de ontgasser. e.

Maak een warmtebalans over de ontgasser en bereken hiermee de hoeveelheid aftapstoom in %.


Soorten voorwarmers en temperatuurverloop zondag 28 februari 2016 22:43

- Mengvoorwarmer ○ Druk wordt bepaald door aftapstoom ○ stoom en voedingwater mengen in de voorwarmer - Oppervlaktevoorwarmer ○ Heeft extractiepomp nodig ○ Onthitter en nakoeler nodig ○ In tegenstroom de hoogste tvw ○ stoom en voedingwater mengen niet


opgave 3E maandag 29 februari 2016 14:13

gegeven: ketel p= 100bar VS condensordruk 0,1 bar Turbine werkt adiabatisch Halverwege de warmteval wordt stoom afgetapt naar een mengvoorwarmer. bereken de hoeveelheid aftapstoom bereken het installatie rendement


opgave 3B vrijdag 4 maart 2016 12:07

Nog afmaken: rendementsberekening op 2 manieren


3c gedn 7 mrt maandag 7 maart 2016 11:58

VS kringloop



3e gdn 7 mrt maandag 7 maart 2016 14:21


klas 3b opgave vrijdag 11 maart 2016 10:36

tot hier gekomen: zie foto Maar wat is nu het rendement?


3C en E maandag 21 maart 2016 14:16

gedaan: - opgave met bepaling hoeveelh aftapstoom en rendement - volgende les: uitvoering van voorwarmers en werking


toetsjes maandag 11 april 2016 10:32

3C Jullie krijgen 3 toetsen om mee te oefenen, bewaar ze goed

gedaan: toets 2 afgemaakt; discussie over wel/niet meerekenen van de pomparbeid toets 3 uitgedeeld en tot j gekomen, klassikaal vermoeidheid sloeg toe

3B gedaan: toets 2 afgemaakt toets 3 gekomen tot/met aftapstoom = 0,1495 16.00 stop


antw t 3 vraag o maandag 18 april 2016 15:16

Qnuttig = Qtoe - Qaf in de turbine wordt iets minder W opgewekt ( 15% *(h2-h3) brengt niets op) 15% van 500 in de condensor wordt 15% van ( h3 - h4 ) VEEL MINDER weggekoeld (weggegooid) Q af wordt veel minder 15% van 2000 samen betekent dit dat de verhouding Qnut : Q toe beter wordt.


enkele losse onderwerpen maandag 18 april 2016 11:20

• ontgassen paragraaf 8 ○ mechanisch ○ met gebruik van verschijnsel oplosbaarheid

• herverhitting paragraaf 9 ○ waarom? ○ in h-s diagram


ontgassen maandag 18 april 2016 11:27

oplosbaarheidsregels (wetten) - in elke vloeistof zit gas opgelost, als het daarmee in contact staat. - als de druk van het gas toeneemt zal er meer gas opgelost zijn in de vloeistof ( maar andersom dus ook!!) - Mr Henry said: de hoeveelheid opgelost gas is recht evenredig met de partiele druk van het gas boven het oppervlak

Welke luchtcomponenten zijn schadelijk en waarom?


mechanisch ontgassen maandag 18 april 2016 11:49

oppervlaktespanning oppervlak: - van een oppervlak water bij een tank half gevuld - van een druppel water

lucht in water opgelost gaat er gemakkelijker uit - als het gasdeeltje een kleinere weg hoeft af te leggen - als de oppervlaktespanning van de vloeistof kleiner is


3c en 3b maandag 18 april 2016 15:51

gekomen tot/met ontgassen volgende week herverhitting en door met condensors

3c we hebben 2 installaties met elkaar vergeleken: 1) zonder herverhitting 2) met herverhitting

(pomp, ketel, en turbines werken ideaal !!; begin en eindtoestanden zijn gelijk) gekeken naar: - toestanden in het h-s diagram vergeleken - rendement vergeleken, zelf kunnen opstellen van de formules!


De Condensor en zijn betekenis in het systeem maandag 25 april 2016 11:35

Condensor zorgt voor een vacuüm achter de turbine De turbine kan dan doorgaan met expanderen van de stoom tot deze lage druk is bereikt. Hoe wordt dit vacuüm veroorzaakt? Hoe zit het met de lucht die in het systeem komt? - dampdruk in de condensor, totale druk in de condensor zijn niet gelijk want…………. ○ partiële druk ?

voor 3B wat opgaven doen ipv verhaal. komt te weinig van door.


Opgave: zondag 8 mei 2016 22:30

Denk aan partiele drukken, verzadigingsdruk en -temperatuur. 1 Stel een perfect werkende condensor met te verwaarlozen luchtlekkage haalt een condensatie temperatuur van 18,0 C. Door luchtlekkage blijft er een hoeveelheid lucht achter in de condensor. Beredeneer wat er zal gebeuren met de temperatuur van het condensaat en de druk in de condensor.

2 (rekenen met drukken, luchtgehalte) Bij metingen aan een condensor worden de volgende waarden genoteerd: druk in de condensor -0,93 bar temperatuur van het condensaat in de zuigleiding van de pomp 24,0 C Verder wordt de barometer afgelezen op 1021 mbar Opdracht: Beoordeel hoe deze condensor werkt. Bereken de partiele drukken van damp en lucht Wat is het luchtgehalte van deze condensor volgens dezee metingen?


waarom de afzuiging bovenaan zit maandag 9 mei 2016 11:29

Tussen de condensorpijpen bevinden zich 2 afschermplaten voor de luchtkoeler De meeste lucht bevindt zich onderin de condensor!!!


Hoe ontstaat onderkoeling van het condensaat? maandag 9 mei 2016 11:41


3e 12 mei donderdag 12 mei 2016 13:44

8 boekjes uitgedeeld, waren er vorige les niet? behandeld: - partiele drukken van lucht en damp, berekenen lucht percentage - onderkoeling van het condensaat, regeneratieve condensor voorkomt dit onderkoelen door damp in contact te laten komen met onderkoelde waterdruppels. - volume verkleiningsfactor berekenen - Carnot rendement: verandering hiervan bij veranderend vacuüm - Uitgedeeld opgave blad, is in de klas behandeld tot vraag 5


Tpp LP voorwarmers donderdag 19 mei 2016 9:57

m=40,83 t/h h=413,52 kJ/kg h=325,68 kJ/kg LP2 cond outlet dh= 413,52-325,68=87,84 hdamp in LP2 =2663,6 hwater in LP2 = 385,6 verdampingswarmte = 2663,6-385,6=2278 40,83*87,84=3.586,5072 kJ/h over 3586,5072/2278=1,5744


kJ/h /kJ/kg uit kg/h

warmtebalans over de LP voorwarmers donderdag 19 mei 2016 10:48

Qin = Ex3 + Ex2 + ex1 + van 410 Ex3 2935,43*40,83/3,6=33292,6686 Ex2 2798,14*15,8/3,6=12280,7256 Ex1 2659,91*12,72/3,6=9398,3487

van 410 254,29*578,62/3,6=40.871,4666 samen IN 33292,7+12280,7+9398,3+40871,5=95843,2 Quit = naar430 + nevencond naar 400 naar 430 578,62/3,6*562,14=90.351,5130 nevencon 273,89*69,34/3,6=5.275,4257 samen UIT 90351,5+5275,4=95626,9


kW

donderdag 19 mei 2016 14:02

werking van een ejecteur; bepalen tussendruk


werkzaamheid van een condensor maandag 23 mei 2016 10:55

van een bestaande condensor kun je (bijna) altijd wel een grafiek vinden. Met zo'n grafiek kun je controleren of de condensor goed werkt. De werkzaamheid. Bij sommige fabrikanten werken ze met het begrip Grädigkeit


vraag 5 van blz 7 maandag 23 mei 2016 11:32

mCond = 440 kg/s onderkoeling = 4 C gegeven verder: H0= 40 MJ/kg rend ketel = 0,95 brst € 360 c w =4,2 kJ/kg/k Hoeveel geld wordt hier teveel besteed per jaar?

+/- 2.200.000 Euro


ejecteurstoomcondensor maandag 23 mei 2016 15:11

volgende les verklaring werking


3b maandag 23 mei 2016 11:59

gedaan: ejecteursysteem hoe werkt het? nog op terugkomen regeneratieve condensor werking uitgelegd effect van onderkoeling op brandstofverbruik berekeningen gemaakt werkzaamheids grafieken gradigkeit (Siemens) diagram werking uitgelegd wat heb je eraan

volgende les: warmteoverdracht formule van Grashoff bespreken en voorbeelden doorrekenen. terugkomen op vacuümsysteem rugstoten


Doel is: Verdieping m.b.v. 2 REWIC Readers en koppeling aan de natuurkunde-les. periode 3 Rendementsverbetering door aftapvoorwarming en herverhitting

Recommend Documents