Tepelné oběhy v energetice (2151027)

Z,ZK | rozsah 3+2 | 5 kreditů

Zákony energetických transformací. Realizace tepelných oběhů (TO) v energetice (parní, plynový, kombinovaný). Způsoby zvyšování účinnosti a tepelný výpočet oběhu. Realizace kombinované výroby elektřiny a tepla s parním, plynovým a paroplynovým oběhem. Exergetické hodnocení tepelných oběhů.

Vyučující

prof. Ing. Michal Kolovratník, CSc.

Osnova

Úvod – zaměření a obsah předmětu. Význam a důvody pro realizaci TO v energetice.
Zákony energetických transformací: Aplikace I., II., III. zákona termodynamiky. Zákon o omezení hustoty toku energie. Důsledky nevratnosti pro TO.
Realizace kruhových cyklů v energetice: Porovnávací Carnotův oběh – podrobná diskuze nutných podmínek. Základní charakteristiky parního (Rankine-Clausiova) a plynového (Braytonova) oběhu.
Způsoby zvyšování účinnosti a tepelný výpočet parního oběhu: vliv admisního tlaku a teploty, vliv protitlaku. Regenerační ohřev napájecí vody.
Přihřívání páry. Návrh a výpočet tepelného oběhu parní elektrárny.
Způsoby zvyšování účinnosti a tepelný výpočet plynového oběhu: Vliv tlakového poměru a teploty před turbínou. Regenerační ohřev.
Dělená komprese a expanze. Návrh a výpočet tepelného oběhu plynové elektrárny.
Kombinované oběhy.
Počítačové řešení tepelných oběhů.
Kombinovaná výroba elektřiny a tepla: Termodynamický princip. Způsoby realizace. Efektivita teplárny.
Exergetické hodnocení tepelných oběhů. Vysvětlení a definice pojmu exergie. Exergetická bilance, exergetická ztráta a účinnost. Příklady exergetického hodnocení parního a plynového oběhu elektrárny.
Oběhy pro využití nízkopotenciálního tepla OZE a AZE (Kalinův oběh, ORC a APC).
Další varianty plynových oběhů. Hybridní TO.

Osnova cvičení

Opakování vybraných témat z termodynamiky s aplikací na tepelné oběhy v energetice.
Návrh a výpočet Rankine-Clausiova a Braytonova oběhu a analýza možností zvyšování účinnosti oběhů.
Seznámení se SW pro výpočty tepelných oběhů (práce ve výpočetní laboratoři).
Individuální návrh a výpočet tepelného oběhu elektrárny resp. teplárny (semestrální projekt).

Studijní materiály

Kadrnožka J.: Tepelné elektrárny a teplárny.

Haywood R.W.: Analysis of Engineering Cycles.

Kotas TJ.: The Exergy Method of Thermal Plant Analysis