programma woensdag 8 oktober :59

Transcriptie

1 Si 2A en 2B Pagina 1 programma woensdag 8 oktober :59 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.

2 Si 2A en 2B Pagina 2 Herhalen en verder. maandag 31 augustus :35 Wat weten jullie van: koken van water, welke stappen zijn er bij stoomvorming invloed van druk warmtetoevoer warmteopname Wat weten jullie van de begrippen: kookpunt verzadiging oververhitting enthalpie soortelijke warmte van water dichtheid en volume Begrijpen/ met behulp van stoomtabellen en toestanden: bepaal de enthalpie bij 1 bar en 120 C; wat is de toestand bepaal de enthalpie bij 10 bar en 120 C; wat is de toestand? je begint met water van 20 C en 1 bar, je eindigt na warmtetoevoer bij 64 bar en 340 C. hoeveel warmte moet je per kg toevoeren tot het kookt? wat gebeurt er dan? hoe zorg je ervoor dat de druk niet verder stijgt dan de 64 bar? hoe kan de temperatuur hoger worden dan de kooktemperatuur? hoeveel warmte zit er in 1 kg damp bij 64 bar op kooktemperatuur? Wat is dan de temperatuur? Hoeveel warmte moet er dan nog worden toegevoerd? hoeveel warmte moet er worden toegevoerd om 1 kg Verzadigde stoom te maken bij een druk van 64 bar?

3 Si 2A en 2B Pagina 3 Stoomketels maandag 31 augustus :03 Hoe werkt een stoomlocomotief? <file://d:\jandis\vak Si\Algemeen\filmpjes\Animation of How a Steam Locomotive's Boiler Works.mp4> Waarvoor wordt stoom gebruikt?

4 Si 2A en 2B Pagina 4 Soorten ketels maandag 7 september :26 Uit Hoofdstuk 1 van het boek stoomdrum: de inhoud: Lees door blz 37 vanaf "binnenvoedingspijp tot/met Stoomzeef en binnenstoompijp op bl Bestudeer afb 18 en 20 van blz 38/39 waar komt de damp binnen? wat gebeurt er in de cyclonen? hoe werkt een cycloon? zal een drum zonder cyclonen kunnen werken? hoe zit het met de drukken op verschillende plaatsen binnen in de drum? (waar het hoogst, waar het laagst?)

5 Si 2A en 2B Pagina 5 circulatieketels vrijdag 5 september :48 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 pijpwanden. Waarom staat hierboven "gelukkig"? Kritische druk: dichtheid van kokend water bij de kritische druk ( 221,12 bar): 1/0,00317=315,45741 kg/m3 ( waarom geen 1000 kg/m3?) dichtheid van vs bij 221,12 bar Bij natuurlijke circulatie geldt: Hoe hoger de pijpen zijn des te groter de circulatiedruk. Hoe hoger de stoomdruk des te lager de circulatiedruk Wat gebeurt er bij stijgende druk met het verschil in dichtheid tussen vw en vs?

6 Si 2A en 2B Pagina 6 verstoorde Circulatie in een ketel vrijdag 5 september :46 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 stoombelsnelheid als de druk toeneemt? Wat gebeurt er met de belsnelheid 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?

7 Si 2A en 2B Pagina 7 LUVO donderdag 10 september :03 Kijk goed naar dit plaatje tot je ziet wat hier gebeurt!

8 Si 2A en 2B Pagina 8 De Oververhitter bundels vrijdag 11 september :47 convectie: er is een medium (stof) nodig om de warmte over te dragen Stralingswarmte: gaat zonder tussenstof

9 Si 2A en 2B Pagina 9 De ontgasser donderdag 24 september :44 blz 42 lees eerst zelf door (begrijpend lezen!!!!!!!!!) Geplakt uit <

10 Geplakt uit < Si 2A en 2B Pagina 10

11 Si 2A en 2B Pagina 11 appendages maandag 21 september :55 Appendages zijn alle onderdelen die op de ketel gemonteerd worden. Meestal dus met draadeinden en moeren en flenzen met pakkingafdichting. hieronder vallen dus manometers, flow en niveaumeters maar ook veiligheidskleppen, peilglazen, terugslagkleppen MAAR GEEN LEIDINGEN. In H1 vindt je allerlei bijzonderheden over deze appendages

12 Si 2A en 2B Pagina 12 spui systeem maandag 28 september :05 spuien = lozen Een drumcirculatieketel bevat verschillende pijpsecties: verdamperpijpen, meestal in de wanden van de vuurhaard onderin de ketel economiserpijpen, helemaal bovenin de ketel, dus tegen het einde van de rookgassenstroom naar de schoorsteen de Oververhitterpijpen, meestal voor het dak van de ketel, als horizontaal lopende pijpen maar ook als 'hangende'pijpen tegen het dak aan ELK van deze pijpsecties heeft 1 of meer dunne spuileidingen aangesloten. Deze dienen ervoor om het water weg te laten lopen als de ketel leeg moet maar soms ook om vuil water te lozen. Behalve aan de genoemde pijpsecties heeft de drum ook een aantal spuileidingen. zie het einde van H1 van het boek voor een voorbeeldtekening van zo'n spuisysteem.

13 Si 2A en 2B Pagina 13 Berekeningen aan de ketel woensdag 30 september :45 Met een aantal eenvoudige formules kunnen we berekeningen doen over de warmteopname in de ketel. De warmte wordt toegevoerd in de vorm van brandstof. Als deze verbrand dan ontstaat een grote hoeveelheid warmte; meetbaar in kilojoules. Deze kilojoules worden, als alles goed gaat, helemaal opgenomen door het water en de stoom in de pijpen. Om niet te veel warmte, met de rookgassen door de schoorsteen naar buiten te laten verdwijnen, wordt helemaal bovenin de ketel meestal nog een roterende Luchtverhitter geplaatst. De restwarmte in de rookgassen wordt hier afgegeven aan de lucht die onderweg is naar de branders onderin de ketel. Voor gaswarmte (en ook luchtwarmte) gebruiken de de good=old formule: Q=m gas xc gas xdt gas Voor de brandstof warmte die ontstaat bij verbranding gebruiken we het begrip STOOKWAARDE H o. Stookwaarde is de warmte die 1 kg brandstof ontwikkelt bij volledige verbranding (zonder condensatie van water, maar daar leter over). De formule is dan Q= m brandstof xho Verder wordt zeker ook gebruik gemaakt van het altijd geldende natuurkundige principe dat er geen warmte in het niets kan verdwijnen. Dat betekent dan dus dat alle warmte die je ergens in stopt er ook weer uit zal komen. Opwelke manier dan ook. In formulevorm: SQ in = S Q uit (S spreek uit sigma: betekent De som van alle..) Voorlopig zijn dat alle fomules die we gebruiken, later nog enkele anderen.

14 Si 2A en 2B Pagina 14 Warmtehoeveelheden woensdag 30 september :18 We weten dat er bij een ketel verschillende warmtehoeveelheden IN gaan: brandstofwarmte luchtwarmte voedingwaterwarmte En dat er ook verschillende warmtehoeveelheden UIT gaan: stoomwarmte rookgaswarmte Restwarmte Restwarmte is de som van alle kleine warmteverliezen die er bij de ketel optreden. Voorbeelden: lekverliezen, starlingsverliezen, We kunnen dus zeggen: SQ in = S Q uit dus: Qbrandstof + Q lucht + Q voedingwater = Q stoom + Qrookgas + Qrest Elke Q wordt uitgedrukt in kj/s ofwel kw. We kijken dus wat er per seconde gebeurt.

15 Si 2A en 2B Pagina 15 Keteltheorie h3 maandag 28 september :12 Opgave 1 Van een ketel is gegeven: Stoom: OS p=8,4 MPa, 460 C m OS =18 kg/s Voedingwater: Brandstof: VW t= 180 C m b = 1,3 kg/s H o = kj/kg Lucht: aanzuig t= 23 C, Verbruik: m L = 19,5 kg/s, C l = 1,005 kj/kg. C Rookgas: t= 155 C C rg = 1,13 kj/kg. C Straling en restverlies zijn onbekend; BEREKEN DEZE. Bereken het ketelrendement.

16 Si 2A en 2B Pagina 16 toetsje "begrippen" donderdag 15 oktober :52 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) wat verstaan we onder de "ketelbelasting"? wat bedoelen we met "de ketelcapaciteit"? wat wordt bedoeld met "stoomproductie"? wat betekent "soortelijke warmte"? wat is "Verdampingsvoud"? als de stoomproductie = 20 kg/s en het brandstofverbruik is 2 kg/s wat is het verschil tussen verbrandingswaarde en stookwaarde? wat betekent de vuurhaardbelasting = 300 kw/m3?

17 Si 2A en 2B Pagina 17 toetsje over begrippen blz 83 t/m 86 maandag 5 oktober :12 1) 2) 3) 4) 5) wat verstaan we onder de "ketelbelasting"? vb. 3 kgstoom/sec per m2 oppervlak (momentaan) wat bedoelen we met "de ketelcapaciteit"? vb 200 kg/s maximaal wat wordt bedoeld met "stoomproductie"? vb 100 kg/s momentaan wat betekent "soortelijke warmte"? vb 4,2 kj/kg.k wat is "Verdampingsvoud"? vb 12 kg/s stoom per 1kg/s brandstof als de stoomproductie = 20 kg/s en het brandstofverbruik is 2 kg/s 6) wat is het verschil tussen verbrandingswaarde en stookwaarde? verschil is de condensatiewarmte in het ontstane water bij verbranding vb stel de condensatiewarmte is 3600 kj als de verbrandingswaarde = kj dan is de stookwaarde = kj/kg

18 Si 2A en 2B Pagina 18 7) wat betekent de vuurhaardbelasting = 300 kw/m3? warmte die wordt opgewekt per m3 inhoud van de vuurhaard. als de vuurhaard = 200 m3 en de stookwaarde is kj/kg wat is dan het brandstofverbruik in kg/s?

19 Si 2A en 2B Pagina 19 oefening maandag 26 oktober :58 gedaan oefening om Mos te berekenen (pvb3 form) Volgende week oefentoets voor een cijfer!

20 Si 2A en 2B Pagina 20 Diagrammen donderdag 29 oktober :02 Het ph diagram p op de x as h op de y Kritische toestand? in die toestand heeft water als vloeistof hetzelfde soortelijk volume als stoom

21 Si 2A en 2B Pagina 21 waterbehandeling H6 donderdag 29 oktober :48 kringloop W+S getekend en de benamingen gedaan Rijtje stoffen die in water kunnen zitten genoemd en besproken. powerpoint over waterkwaliteit: ppt

22 Si 2A en 2B Pagina 22 uitwerking oefenopgave B donderdag 5 november :05 Stoom: OS p=6,4 MPa, 400 C m OS =42 kg/s (max) Voedingwater: Brandstof: VW t= 180 C m b = onbekend H o = kj/kg Lucht: aanzuig t= 20 C, Verbruik: werkelijk 44 kg/s Luchtfactor 1,1 Soortelijke warmte C l = 1,005 kj/kg. C Rookgas: t= 120 C C rg = 1,13 kj/kg. C Straling en restverlies: 3200 kj/s (= kw) Bereken het theoretisch benodigde luchtverbruik in kg lucht per seconde. Teken een BlackBox en geef daarbij aan: alle in en uitgaande warmtestromen. Bepaal de grootte van de warmtestromen bij maximale ketelcapaciteit. Zet de uitkomsten netjes in een tabel met 2 kolommen (Warmte in = Warmte uit). Bereken het brandstofverbruik in kg/s. Bepaal het verdampingsvoud VV. Bepaal het ketelrendement met deze gegevens. 1) 2) 3) antw> 44/1,1=40 bb Qin = Qw +Qlucht + Qbrst Qw= mxhw 42x765,9=32.167,8 Qlucht = mxcxdt 44x1,005x20=884,4 Qbrst = mxh mx39000 Quit = Qos + Qrookg + Qrest Qos 42x3170,6=133165,2 Qrg mxcxdt

23 Si 2A en 2B Pagina 23 laval turbine donderdag 19 november :57 Nadelen: hoge stoomsnelheid hoog toerental geeft wrijvingsverliezen in de straalbuizen en langs de schoepen tandwielkast nodig geeft mechanisch verlies Curtis heeft laag toerental Zoelly heeft laag toerental én lage stoomsnelheid

24 Si 2A en 2B Pagina 24 Stoomturbines donderdag 12 november :47 Komende 8 lessen werken we uit deel 2!!! Huiswerkopgave klas 2B Gegeven: Over de straalbuizen van een 2 traps Curtis turbine is een warmteval van 320 kj/kg. De absolute intreehoek is 17. Stoomverbruik is 2 kg/s. De omtreksnelheid van de schoepen is 120 m/s. a) Teken de snelheidsdriehoeken ( schaal: 1cm= 100 m/s) Bereken hiermee het vermogen van de turbine

25 Si 2A en 2B Pagina 25 Stoomturbines, Curtis donderdag 12 november :48 Curtis turbine: kenmerken: bouw slechts 1 straalbuis gevolgt door 2 of 3 rijen loopschoepen alle loopschoepen op 1 wiel doorstroming driehoeken vermogen snelheids druk diagram een curtis turbine heeft 3 trappen! de warmteval in de straalbuis is 300 kj/kg de hoek van de straalbuis met de u richting is 19 graden gemiddelde omtreksnelheid schoepen is 110 m/s a) b) Teken de snelheidsdriehoeken bereken voor elk van de drie trappen het vermogen als er 1 kg/s stoom doorheen gaat

26 Si 2A en 2B Pagina 26 Zoelly turbine donderdag 19 november :45 Kenmerken: bouw stoomdoorstroming gelijkdrukschoepen per trap 1 straalbuis Vermogen: alle trappen doen evenveel snelheidsdriehoeken druksnelheids diagram

27 Si 2A en 2B Pagina 27 Van straalbuis naar loopschoep zondag 22 november :41

28 Si 2A en 2B Pagina 28 Parsons turbine donderdag 10 december :00 doorstroming van de stoom opbouw van 1 trap expansie tussen loopschoepen én leischoepen! Reactiegraad 50% bouw (bijzondere van schoepvorm bij Parsons) snelheidsdriehoeken bij R=50% en zonder wrijvingsweerstand vermogen wordt anders berekend, want W1 neemt toe tot W2.