ET Pagina 1 EnergieTechniek klas 4 vrijdag 31 augustus 2018 14:43 30 en 31 aug 1e les klas 4B, 4C, en 4D Algemeen inleidend praatje Herhaling: - - - - - - - - - - - Gebruik als aandrijver van Kenmerken tov diesel en stoom installatie Hoofdonderdelen Punten 1 t/m 4 t en p Cyclus van 1 kg langs punten 1 t/m 4 Diagram tekenen p-v Energie toevoer, arbeid nuttig en energie afvoer Rendement met qtoe qaf en W Begrip van term stromingsmachine Films: niets, sns turbines j79 tour en Whittle verhaal begonnen met compressor rendement tov adiabaat Volgende les: - Turb en comp rendement (stromingsrendementen) - Energie verbruik inwendig: compress. Tubine, resterende arbeid. - In dit verband rendement - Invloed omgeving p en t - Invloed vervuiling schoepen. - Werkelijk uitgevoerd met aanzuigfilter en bochten incl silencer Bouw: plaatje van opengewerkte LN gasturbine. https://www.youtube.com/user/agentjayz
Doorsnede General Electric Frame 6 dinsdag 4 september 2018 12:09 ET Pagina 2
ET Pagina 3 Opgave met doorsnede tekening in 2e of 3e les donderdag 6 september 2018 14:13 Gedaan in 2e les: T-s diagram besproken. Je kunt aannemen dat compressie en expansie zeer snelle processen zijn, er is geen tijd voor warmte-uitwisseling. Zo'n proces noemen we een adiabatische toestandsverandering. In een adiabatische toestandsverandering kun je uit de gaswet afleiden dat: P x v k = constant Dan geldt ook T2/T1 = (p2/p1) (k-1/k) Met deze laatste formule is de theoretische eindtemperatuur te berekenen, als we de drukverhouding kennen. Theoretische kringloop moet worden aangepast want er is altijd wrijving, zowel in de compressor als in de turbine. Daardoor is de temperatuur aan het eind altijd iets hoger. Hoe minder wrijving des te beter is de compressor. Des te hoger is ook het rendement. Daarom wordt het turbine rendement berekend met de verhouding van de theoretische temperatuurstijging gedeeld door de werkelijke temperatuurstijging. (het stromingsrendement) Compressor rendement Turbine rendement
Foto's vrijdag 7 september 2018 13:05 Hier vindt je enkele afbeeldingen over de opbouw. Luchtaftap naar de holle as. Losse voorgemonteerde wielen worden in de juiste volgorde over de trekstangen geschoven ET Pagina 4
Door de grote ring te verstellen (= verdraaien) draaien alle tandwieltjes (bovenop elke inlaatschoep zit er 1). Z worden de IGV's versteld Lager zonder bovenkap ET Pagina 5
ET Pagina 6 Verbrandingskamer bestaat uit 3 delen: dit is de liner, hier omheen zit het thermische scherm en daar omheen de drukkamer.
ET Pagina 7 ET klas 4A dinsdag 11 september 2018 11:53 Gedaan: GT GE 6000 besproken Vragenblad doorgenomen. Thermisch hoog belast, wat betekent dat? Bernouilli en de drukwet. Aanwezige druk kan worden omgezet in snelheid. Snelheid kan worden omgezet in druk. Voorbeelden besproken. (2 vellen papier, een vliegtuigvleugel, een waterleiding met veranderende diameters. (Het leek of de klas dit voor het eerst hoorde?) Uitzetting van de rotor: 2 radiale lager waarvan er 1 ook axiaal werkt. Sommetje over uitzetting gedaan. Conclusie. Ruim 1 cm lengte toename. Dat is veel, want Holle as en koellucht Eerste leischoepen van de turbine zijn hol, laten koellucht door; eerste loopschoepenrij heeft ook holle schoepen. Lucht uit de holle as gaat door de loopschoepen heen om te koelen. Nieuw stukje theorie. De GT cyclus in een T-s diagram ( eigenlijk ook een h-s diagram want voor gas geldt h=c.t) Ideale kringloop en werkelijke kringloop besproken. Compressor en turbine werken bijna adiabatisch (er is geen tijd om warmte uit te wisselen met de omgeving!). Maar toch niet helemaal. De verschillen zijn zichtbaar in de stromings rendementen van compressor en turbine.
Aero gasturbine donderdag 13 september 2018 13:04 Er zijn 2 soorten GT's. Eén daarvan is de aero derivative. ( = afgeleid van de vliegtuigmotor) ET Pagina 8
ET Pagina 9 Klas 4E donderdag 13 september 2018 14:15
ET Pagina 10 Energie stromen in de gasturbine vrijdag 14 september 2018 11:37 Energie in een kg gas? Inwendige energie.!! Enthalpie h = c p x t Makkelijker is enthalpieverandering delta h ten opzichte van een gekozen 0- punt. ( Daar is de enthalpie niet echt 0 maar we gaan steeds van dit zelfde punt uit bij elke delta h die we gebruiken) Het gekozen nulpunt is bij 1 bar 0 C we noemen de inwendige energie, zeg enthalpie, daar nul. delta h = c p x delta t
ET Pagina 11 Compressor, turbine en verbrandingskamer vrijdag 14 september 2018 13:51 P comp = m x c x (t2 1 - t1) van de as genomen per seconde P turb = m x c x (t 3 - t 41 ) aan de as afgegeven per seconde Hoeveel geeft de brandstof per seconde af? P brst = m b x H 0 Hoeveel nuttige energie hebben we aan de as over per seconde? P nuttig = P turb. - P compr. Hoeveel hebben we per seconde toegevoerd? Wat wordt dan het rendement van deze installatie? Uitgedeeld: Hs diagram voor rookgas 3
ET Pagina 12 Klas 4B donderdag 20 september 2018 14:02 Opgave GT3 gedaan Opgave GT5 uitgedeeld incl. rookgas diagram Is Huiswerk voor volgende week
ET Pagina 13 Opgave GT5 met rookgas h-s diagram dinsdag 25 september 2018 09:48 - Deze week doen we opgave GT5 - Eerst moet GT3 worden gedaan. Daar leren we omgaan met de energiebalans over de verbrandingskamer. Die geeft ons namelijk een extra hulpmiddel bij berekeningen met de gasturbine: "de wiskundige balans vergelijking" Theorie: etha thermisch theoretisch alleen afhankelijk van de drukverhouding Klas 4A: nog inhalen (di) GT3 gedaan Klas 4c (vrijd) Klas 4b (do) Klas 4d (vrijd)
donderdag 27 september 2018 12:53 Van een gasturbine zijn de volgende gegevens bekend: Aanzuigconditie van de lucht : 1 bar / 0 C Compressieverhouding : 15 Gastemperatuur voor de turbine : 1200 C Het compressorrendement : 88% Het turbinerendement : 92% Gevraagd: bepaal m.b.v. het h-s diagram voor rookgassen: a. De eindcompressietemperatuur. b. De gastemperatuur na expansie. c. Bereken de compressorarbeid per kg werkend middel. d. Bereken de turbinearbeid per kg werkend middel e. De verhouding compressiearbeid/expansiearbeid. f. Bereken het thermische rendement van de installatie ET Pagina 14
ET Pagina 15 Thermisch rendement van de theoretische cyclus blz 25 donderdag 27 september 2018 13:33 Het grote belang van de drukverhouding ε Nuttig Toegevoerd Nuttig Pturb - pcomp m*(h3-h4) - m*(h2-h1) Toegevoerd m*(h3-h2) Dus: Rendement= m*((h3-h4) - (h2-h1)) / m*(h3-h2) = h3-h4-h2+h1 / h3-h2 = h3-h2+h1-h4 / h3-h2 = 1 - h4-h1/h3-h2 en ook = Rekening houdend met de adiabaten tussen punten 1 en 2 en de punten 3 en 4: Rend th =
Grens aan de temperatuur blz 33 vrijdag 28 september 2018 11:30 In een T-s diagram stelt elk oppervlak een hoeveelheid energie voor. De nuttige energie van een kringloop is het oppervlak wat ligt tussen de punten waar de cyclus langs gaat Hoe groter het oppervlak hoe meer nuttige energie!!! Het rendement wordt theoretisch bepaalt door De drukverhouding plaatjes A en C hebben een kleine nuttige warmte ET Pagina 16
ET Pagina 17 Sankey diagram dinsdag 2 oktober 2018 11:45
ET Pagina 18 Wat betekent dit in de praktijk? dinsdag 2 oktober 2018 11:46 Streven naar een hoge drukverhouding (maar wel mét levering van arbeid ) Streven naar een hoge T3 (harde Grens!!!) Het gaat erom zoveel mogelijk arbeid leveren met de meest gunstige drukverhouding. In een poging om een formule te verzinnen waarin dit zichtbaar wordt, komen we op de : theoretische arbeidsprestatie En verder: De specifieke (theoretische) arbeidsprestatie (afleiding zie blz. 29) W= Hier zien we 2 factoren, de eerste (met T3) gaat over de turbine, de tweede (met T1) over de compressor. Wanneer is W zo groot mogelijk? T3 hoog, ε hoog, T1 laag. Er staan in deze formule maar 3 getallen die kunnen variëren.
Verband tussen ε, T3 en specifieke arbeidsprestatie. dinsdag 2 oktober 2018 13:21 Blz 35 de geplotte versie van de formule Zie optimum voor ε Zie toename van W bij verhoging maximale toelaatbare T3 ET Pagina 19
ET Pagina 20 Opdracht 1e week oktober 2018 dinsdag 2 oktober 2018 13:25 Simulatie opdracht: Veranderingen bij belasting veranderingen Doel: Leren wat het te voorspellen gedrag van een gasturbine is bij belasting verandering.
ET Pagina 21 Dond 4Bm donderdag 4 oktober 2018 14:11 Gedaan: Rendementsformule, SAP formule SAP diagram interpreteren Thomassen simulator baseload bestudeerd en vragen hierover gedaan t/ vraag 4
ET Pagina 22 Heat rate vrijdag 5 oktober 2018 13:44 Aantal kj brandstof-energie die nodig is voor het produceren van 1 kwh elektriciteit Heatrate is 9573 kj /kwh Stookwaarde van de olie is 38000 kj/kg Bereken hoeveel gram stookolie nodig is voor 1 kwh elektriciteit 9573/38000=0,2519 kg/kwh Dus 251,9 gram/kwh Bepaal het rendement met deze heatrate: 1kWh = 3600 kj 3600/9573=0,3761 Rho = 1,29 kg/m3 m= 673 kg/s V1 = 673/1,29=521,7054 m3/s V2 1,003*715/288/22,5=0,1107 x V1 V3 V4
vrijdag 12 oktober 2018 12:54 ET Pagina 23
ET Pagina 24 Vraag 9 het specifiek brandstofverbruik vrijdag 12 oktober 2018 13:31 Specifiek brst verbruik in kg brst/s per MW H0 =34000 kj/kg Rend = 0,376 = kj out/ kj in Stel out = 1000 kj ( 1 MW) Dan is IN dus 1000/0,376=2659,5745 Nodig aan brst. 2659,5745/34000=0,0782 kg = 78 gram/s per MW
ET Pagina 25 Klas 4E donderdag donderdag 18 oktober 2018 14:17 Gedaan: (vorige week geen les ivm studiedag; poging tot inlopen (op andere klassen) gedaan) Boekje 2 uitgedeeld Opgave deellast/pieklast opgenomen Uitgewerkt tot vraag 8 Gewerkt met formule voor rendement theoretisch en Arbeid per kg lucht Berekening kwam niet uit. Wil je kunnen vergelijken met de berekende uitkomst op de simulator dan moet je een goede schatting maken van: Rend compr Rend turb Rend verbr Rend mech Deze 4 meegenomen geeft een aardig vergelijk Volgende week: - Afmaken vragen met simulator - Starten en stoppen van een GT
ET Pagina 26 Opstarten en de regeling van een GT vrijdag 19 oktober 2018 10:51 Zie reader 2 (stukje Regeling en Bedrijfsvoering De regeling bestaat uit meerdere regelkringen: - Acceleratie - Toeren - Vermogensregeling - Temperatuurregeling - - Starten een volgorde schakeling Stoppen een volgorde schakeling Filmpje youtube startup GT & afterburner Jay-Z En Jackass jet engine youtube
Schema vrijdag 19 oktober 2018 13:55 ET Pagina 27
ET Pagina 28 Verschillende stappen bij een koude start: stap 1 woensdag 31 oktober 2018 15:54 Cranking IGV s minimale stand van 34 graden Bleedings 100% open Hulpsmeeroliepomp bij Hydraulische oliepomp bij Tornmotor ingeschakeld Startmotor inschakelen Tornmotor uitgeschakeld Purge proces start (ventileren van de HRSG) Toerental naar 723 omw/min Tijdsduur 2,7 min.
Verschillende stappen bij een koude start: stap 2 woensdag 31 oktober 2018 15:51 Firing / warming up ET Pagina 29
Verschillende stappen bij een koude start: stap 3 woensdag 31 oktober 2018 15:52 Acceleration, synchronising, loading, ET Pagina 30