Tepelné oběhy v energetice (2151099)

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

  1. Opakování vybraných témat z termodynamiky s aplikací na tepelné oběhy v energetice.
  2. Návrh a výpočet Rankine-Clausiova a Braytonova oběhu a analýza možností zvyšování účinnosti oběhů.
  3. Seznámení se SW pro výpočty tepelných oběhů (práce ve výpočetní laboratoři).
  4. 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