Processdesign

Question 1

Vilka steg finns i en ångkraftsprocess?

Answer 1

Bränsle->Värme->ånga-> arbete -> el

Question 2

Vad är ångkraftsprocessens huvudsakliga användnignsområde

Answer 2

Används för huvuddelen av världens elproduktion

Question 3

Hur ser Rankine-processen ( ideal enkel ångkraftsprocess) ut?

Answer 3

Question 4

Beskriv vilka förhållanden som råder mellan bokstäverna i ångkraftsprocessen

Answer 4

a-> b Kompression, isentropisk
b->c ​Värme tillförsel, isobarisk (förångning)
​c->d Expansion, isentropisk (arbetsfas)
​d->a kylning, isobarisk (kondensation)

Question 5

För en verklig turbin, expanderar arbetsmediet isentropiskt?

Answer 5

Nej, expansionsförloppet beskrivs av dess isentropiska verkningsgrad (inre termodynamisk verkningsgrad)

Question 6

Vad beskriver isentropisk verkningsgrad?

Answer 6

Den beskriver inte en viss energiförlust, utan hur mycket expansionen skiljer sig från ideal isentropisk expansion

Question 7

Hur ser formeln ut för en turbins verkningsgraden (n_t)

Answer 7

n_t= verkligt arbete/isentropiskt arbete=(hc-hd)/(hc-hdis)

Question 8

Hur ser formeln ut för en kompressors verkningsgrad (n_K)?

Answer 8

n_K=isentropiskt arbete/verkligt arbete=

(hbis-ha)/(hb-ha)

Question 9

Hur ser formeln ut för den termiskaverkningsgraden (n_t)?

Answer 9

n_t=utvunnen nyttig energi/tillförd energi

Question 10

Hur ser formeln ut för mekaniskverkningsgrad(n_mech)?

Answer 10

n_mech=nyttigt utfört arebte/verkligt utfört arbete

Question 11

Vad är detta för verkningsgrad?
n_t=

(utvunnen nyttig energi- arbete som åtgår i processen)
/
(tillförd energi)

Answer 11

Den termiskaverkningsgraden netto

Question 12

Alla energiomvandlingar och även de flesta strömningskomponeneter innefattar någon form av energiförlust. Hur stor denna energiförlust är kan beskrivas med komponentens verkningsgrad (n_i). Hur ser den formeln ut?

Answer 12

Question 13

Vad består ofta förluster av?

Answer 13

värme,
tex från heta ytor, friktionsvärme mm

Question 14

Analogt med Carnot-verkningsgraden kan den teoretiskt möjliga termiskaverkningsgraden för ångcykeln tecknas
n_t-=1-(T2/T1m)
Vad står T1m för och hur placeras den och T2 i ett T-s diagram?

Answer 14

T1m är medeltemperaturen för energitillförseln.
För att öka verkningsgraden vill man maximera T1m och minimera T2

Question 15

Vilka är fördelarna resp nacdelarna med ökad överhettning av ångan?

Answer 15

Fördelar:

• Ökat (T1m) ger större turbinarbete och ökad termisk verkningsgrad
• Minskad fukthalt i turbinens utlopp

Nackdelar
- Materialbegränsad till 500C-700C, beroende på val av ångtryck, korrosiva avgaser, ekonomiska hänsyn

Question 16

Vad är fördelarna/nackdelarna med höjning av ångans tryck?

Answer 16

Fördelar:
- Ökad medeltemp för energitillförsel (T1m) vilekt leder till ökad verkningsgrad

Nackdelar:

• Ökar fukthalten i turbinen, vid given maxtemperatur
• Högre tryck ställer högre krav på utrustningen!

Question 17

Vilka är fördelarna/nackdelarna med en superkritisk cykel?

Answer 17

Fördelar:
- Ökad T1m ger högre verkningsgrad
- Potentiellt bättre än ökad överhettning
Nackdelar:
- Måste arbeta över den kritiska punkten (374 C, 221,5 bar)
- Höga krav på ingående komponenter

Question 18

Fördelarna/nackdelarna med sänkt kondenseringstryck?

Answer 18

Fördelar:
- Minskad temperatur för energibortförsel (T2) ger större turbinarbete och högre termisk verkningsgrad
Nackdelar:
- bergränsad av omgivningen
-Ökad fukthalt i turbinen
- Ökat undertyck ger ökad risk för luftläckage till kondensorn

Question 19

Fördelar/nackdelar med Mellanöverhettning?

Answer 19

Fördelar:
- Ökad medeltemperatur för energitillförsel (T1m), vilket ger ökad termisk verkningsgrad
- Lägre fukthalt i turbinens utlopp
Nackdelar:

Fler delar vilket leder till en mer komplicerad process

Question 20

Fördelar/ nackdelar med Matarvattenförvärmning?

Answer 20

Fördelar:
- Ökad medeltemperatur för energitillförslen (T1m), vilket ger ökad termisk verkningsgrad

Nackdelar:
- Lägre ångflöde genom turbinen ger lägre arbete

Question 21

Vad är en mottrycksanläggning?

Answer 21

Det är ångkraftsanläggningar som är avsedda för att producera både elkraft och värme

Question 22

Vad skiljer sig åt mellan ett kondensverk och en mottrycksanlägging?

Answer 22

I motsats till ett kondensverk så expanderar inte ångan i mottrycksanläggningar till det av omgivningens temp bestämda lägsta kondenseringstrycket

Question 23

Vilka är användningsområderna för en mottrycksanläggning?

Answer 23

• Kraftvärmeverk= anläggningar avsedda för prod av både elkraft och fjärrvärme
• produktion av elkraft och processvärme för industrier, ex cellulosaindustri

Question 24

Vad strävar man efter när man anpassar en värmemaskin efter Carnot-processens ideal (carnotisering)?

Answer 24

1. Tillsätta värme vid så HÖG temperatur som möjligt
2. Bortföra värme vid så LÅG temperatur som möjligt

Question 25

Om man vet vilka konstruktionsmaterial man använder samt rökgasernas och bränslets egenskaper, vad kan man bestämma då?

Answer 25

Då kan man bestämma maximal temperatur och tryck!

Question 26

Vad begränasar kondenstemperaturen?

Answer 26

• Omgivningens temperatur
• alt, tillgång till kyla

Question 27

Vilka grepp kan man ta till för att förbättra en process verkningsgrad?

Answer 27

• Förvärmning av matarvatten
• Mellan överhettning

Question 28

Nämn några användningsområden för värme som fås från kraftvärmeverk?

Answer 28

• Fjärrvärme
• processvärme till industrier