Juhendas: August Kalamees Sisukord Sissejuhatus............................................................................................3 Aurumasin.............................................................................................4 Sisepõlemismootor....................................................................................5 Gaasiturbiin............................................................................................6 Soojusmasina kasutegur...............................................................................................7 Soojusmasina kasutegurid.............................................................................................7 Soojusmasinad kui keskkonnasaastajad...................................................................................8 Kokkuvõtteks..................................
...............2 SISSEJUHATUS........................................................................................................... 3 SOOJUSMASINAD .......................................................................................................3 AURUMASIN.................................................................................................................5 SISEPÕLEMISMOOTORID.......................................................................................... 8 GAASITURBIIN...........................................................................................................10 LISAD..........................................................................................................................11 Soojusmasina kasutegur.......................................................................................................................................11 Soojusmasinad keskkonnasaastajatena...............................................................
Mis on põlevkivi e. kukersiit? Kerogeeni sisaldav settekivim Fossiilne kütus Eesti peamine energiaallikas Taastamatu loodusvara Ajalugu algas 1837 Prantsusmaal Autunis 19. sajand - petrooleumi, lambiõli, parafiini II Maailmasõda tootmine peatus G. Helmersen 1838.- esimene kaitsekarjäär 1924, 1927- põlevkivi eksport 1930 - Käsitsi põlevkivi vaalkaevandamine Viivikonna karjääris Ajalugu 1944 laastati põlevkivitööstus 1947 põlevkivigaas 1969 Eesti Elektijaam 1980 maksimum kaevandamine (30milj. t.) Hiljem hakkas ammenduma Põlevkivi kaevandamine Pealmaakaevandamine Allmaakaevandamine Võimalik kui põlevkivikiht kui avakaevandamine kujuneb pole sügaval liiga kalliks või kui vaal- ja transportkaevandamine maakasutuse muutmine on Eestis peamiselt lubamatu vaalkaevandamine Varem kasutati Eestis Narva ja Aidu karjääris lankkaevandamist, nüüd ...
silindris ära põleb. ,,Vabalt hingava" mootori silindrisse ei mahu rohkem õhku, kui silindri ruumala jagu. Et kütust saaks põletada silindris rohkem, tuleb silinder täita võimalikult suure õhuhulgaga. Kasutusele võeti ,,õhupump" e turbolaadur. Turbolaadur käitatakse mootori heitgaasi energia arvelt. Sisselasketorustikku pumbates õhku turbolaaduriga, tõstes sellega sisselasketorustikus rõhku kuni 1,0...1,5 bar, sellega saavutatakse 25...40 % võimsuse kasv. Pumbaratas ja gaasiturbiin on ühel võllil. Pumbaratas annab mootori pöörlemissagedusel 1700 p/min õhku silindrisse ~ 100 kPa (1,0 bat) rõhul. Turbolaaduri võlli pöörlemissagedus võib ulatuda kuni 60000...70000 p/ min. Turbolaaduri õlitus on seotud mootori sundõlitussüsteemiga. Vahejahuti Rasketes tingimustes töötamise ajal võib turbolaaduris õhu temperatuur tõusta väga kõrgeks. Õhu temperatuuri tõusu tulemusel väheneb mootori silindrisse pumbatava õhu kogus. Silindrite täituvus
Tänapäeval elektrijaamades kasutatavates aurumasinates soojendatakse vedelas olekus vesi mitmesaja atmosfääri suuruse rõhu all, kuni see umbes 500'C juures aurustub. Paisumisel surub veeaur vastu turbiini labasid, tehes tööd ning väljub siis palju madalamal temperatuuril. Seejärel jahutatakse veeauru veelgi (võetakse soojust ära), millega viiakse ta tagasi algolekusse. Kondenseerunud vesi pumbatakse tagasi boilerisse ning tsükkel algab jälle otsast peale. Gaasiturbiin Üha laialdasemalt hakatakse tänapäeva transpordis kasutama gaasiturbiine. See seade koosneb õhukompressorist, põlemiskambrist ja gaasiturbiinist. Ühele võllile kinnitatud rootor ja liikumatu juhtaparaat on kompressori põhiosad. Turbiin on see, mis paneb rootori pöörlema. Rootorilabade kuju on selline, et nende liikumisel õhk kompressori ees alaneb ja selle taga suureneb. Mitmeastmelise kompressori läbinuna väljub õhk umbes 6 korda suuremal rõhul.
Tallinn 2009 Sisukord 1. Soojusmasinad ja nende kasutamine................................................................3 1.1. Soojusmasinad...............................................................................................3 1.2. Aurumasin.......................................................................................................3 1.3. Sisepõlemismootor.........................................................................................5 1.4. Gaasiturbiin....................................................................................................7 1.5. Soojusmasina kasutegur................................................................................8 1.6. . Kokkuvõtteks..............................................................................................10 2. Igiliikur..............................................................................................................11 2.1. Jõumomendimootorid.......................
1 2 3 drosseldamiseks) Läbides seda kitsendust vooluse kiirus esialgu suureneb, sest rõhk väheneb. 1 2 3 P2`P1` ; P=P1`-P2`. -> kolme kihilise seina puhul. Gaasiturbiin seadme põhimõtte skeem t w q m 2 õhk n i
ja energiamuundureid, rongisiseseid elektritarbimise mõõteseadmeid jne. Vedur – jõuallikaga varustud raudteeveerem, mida kasutatakse rongide vedamjiseks ja manöövrite teostamiseks. Klasifikatsioone: - kasutusala järgi: tööstus- (sh kaevandus-) ja magistraalvedurid (sh kauba-, reisi- ja manöövrivedurid) - jõuseadme järgi: mootor- (diisel-), gaasiturbiin-, elektri- ja auruvedurid Vagun – rööbasteel kasutatav veok - Järelveetavad: kaubavagunid (kinnised vagunid, platvorm-, poolvagunid ehk gondolad, paak- (tsistern-), punker- (hopper-), kallur-, külmutus-, eri-) ja reisivagunid, sh restoran-, salong-, posti- ja pakivagunid. - Iseliikuvad ehk mootorvagunid (nt diisel- või elektrirongi (DMU,
Suletud süsteem püüab üle minna korrastatavalt olekult mittekorrastatule. Loodus püüab üle minna vähem tõenäolistelt olekutelt tõenäolisematele. (Suletud süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab.) Millest sõltub gaasi töö isobaarilisel protsessil? Valem A=p*V Juurdeantav soojushulk Q jaguneb paisumise töö A=p*V ja siseenergia muudu U vahel. Mis on soojusmasinad? Too näiteid Soojusmasin on masin, mis muudab soojust mehaaniliseks tööks. Nt: Watti aurumasin, gaasiturbiin Millised sõlmed on vajalikud, et soojusmasin töötaks? Nende osade ülesanded Soojendi kus toimub kütuse põlemine ja keha annab siseenergiat või soojushulga Q1 Jahutist mis saab süsteemilt siseenergiat e. Millele saab ära anda soojushulga Q2 , mis eraldub kokkusurumisel Töökehast mis muudab siseenergia mehaaniliseks energiaks, selleks on aur või gaas, mis paisumisel teeb tööd ja paneb kolvi liikuma. Soojusmasina kasutegur, valemid Soojusmasina
auruturbiin steam turbine avariielektrijaam emergency generating set, stand-by generating set diiselgeneraator diesel generator, (diesel alternator ) (vahelduvvoolu ~ ) diiselmootor diesel engine ekspluatatsiooniline kiirus service speed, operating speed elektriline ülekanne electric transmission erimass specific weight esmane energiaallikas primary energy source gaasiturbiin gas turbine gaasiturbiinlaev gas turbine ship jõuseade power (generation) plant jäämurdja icebreaker kalapüügilaev fishing ship kasutegur effeciency kaubalaev cargo ship kombineeritud jõuseade combined power (generation) plant konteinerlaev containership käitur propulsion device, propulsion unit,
auru- ja gaasiturbiinid- Energeetilisi gaasiturbiine kasutatakse kiire käivitusvõimaluse ja suhteliselt madalate investeeringukulude tõttu energiasüsteemides tipukoormuse katmiseks ja ka kombineeritud tsükliga energiaplokkides auruturbiinid - potentsiaalse energia muundamiseks esmalt kineetiliseks ja seejärel pöörleva rootori mehaaniliseks energiaks. ventilaatorid ja pumbad- 60. Milliseid soojusjõumasinaid elektroenergeetikas kasutatakse? auruturbiine, otto mootor, gaasiturbiin, diiselmootor 61. Millised on soojusjõuseadmete tüüpilised kasutegurid? Sisepõlemis-mootoriga soojuse ja elektri tootmise kasutegur ulatub 89...92%-ni Aurujõuseadmete netokasutegurid on jõudnud 38%-ni ja nende edasine oodatav tõus on 43... 44%. 62. Milles seisneb elektri ja soojuse koostootmise eelis võrreldes ainult elektrit tootvate soojuselektrijaamadega ? säästab ressursse ja vähendab kasvuhoonegaase... Koostootmise põhiline keskkonnaeelis on
ärakasutamise kui ka turbiini konstruktsiooni täiustamisele. Kõik gaasturbiinjaamad jagatakse kaheks tüübiks: - gaasturbiinjaamad - kombijaamad Kombijaamas on kombineeritud kaks tsüklit, gaasturbiini ja auruturbiini tsükkel. Gaasiturbiini põhilised osad on: - kompressor - põlemiskamber - turbiin. Gaasiturbiinile on iseloomulik see, et turbiini mehhaanilisest tööst 2/3 kulub kompressorile ja 1/3 generaatorile. Tavaliselt kompressor ja gaasiturbiin on samal võllil, kui see ei ole seaduspärasus. Põlemiskambrid asuvad tavaliselt ümber telje ja nende arv võib küündida 18- ni. Gaasiturbiini kasutegurit saab tõsta gaasiturbiini sisenevate gaaside temperatuuri tõstmisega. Ilma gaasiturbiini labade jahutust kasutamata võib gaaside temperatuur olla umbes 1000°C. Labade jahutamisel kuni 1400°C. Loomulikult gaasiturbiini sisenevate gaaside temperatuuri suurenemine on võimalik vaid uute terasesortide kasutamisega.
· Toodavad elektrit ja soojust · Ehitatakse soojustarbijate lähedale · Sõltuvad soojuse koormusgraafikust · Kõrgem kasutegur (kogukasutegur 70-80%) 19.Millised on gaasiturbiiniga soojuselektrijaama peamised agregaadid ning üldine tööpõhimõte? Kas Eestis on seda tüüpi elektrijaamu, kui jah siis nimeta mõni? Mille poolest erineb gaasiturbiiniga elektrijaam auruturbiiniga jaamast? Põlemiskamber, gaasiturbiin, generaator Erinevus: · Kütusena kas gaas või vedelkütus · Kiiresti käivitatavad (mõni minut) ja hästi reguleeritavad (tipu- või reservjaamad) · Gaasiturbiinist väljuvad kõrge temperatuuriga gaasid · Madala kasuteguriga (25-40%), koostootmisel kuni 60% · Väiksemad mõõtmed, kuid materjalid kallimad -> maksavad rohkem · Eluiga lühem kuni mõnikümmend tuhat töötundi · Valmistatakse võimsusega 0,5 400 MW
49. Gaasi töö ruumala muutumisel A=Fx Rõhk kolvile p=F/s F=pS Ruumala suurenemine V=xs x=V/S A=Fx=pS(V/S)=pV 1.Isoterm- 100% saad tood 2.isobar-0-100% 3.Isohoorne 0% 4.Adiobaatiline Q=0 50. Adiabaatiline protsess on protsess, mille vältel süsteem ei ole väliskeskkonnaga soojusvahetuses. Soojusvahetuseta protsess 51. Soojusmasinate töö põhimõte Soojusmasin on soojust mehaaniliseks energiaks muudav jõumasin. (aurumasin, sisepõlemismootor, auru- või gaasiturbiin) Soojusmasin koosneb soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha). Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. 52. Ideaalse soojusmasina töötsükkel -pööratava tsükliga soojusmasin on maksimaalse kasuteguriga, mis
tingimustes ilma tööta. Entalpia ei muutu. Ideaalse gaasi puhul temp. ei muutu küll aga muutub küll aga reaalsete gaaside korral. Gaasiturbiini ringprotsess ja põhimõtte skeem Eelpool vaadledud kolbmootori puuduseks oli kolvi edasi tagasi liikumine (väntvõlli olemasolu). See takistab suure võimsuse ja pööretearvuga kompaksete mootorite loomist, kuna tekivad suured inertsjõud. Sisepõlemis mootorites kõik põhiprotsessid toimusid mootori silindris. Gaasiturbiin seadmetes toimuvad protsessid erinevates agregaatides: -kompenseemine kompressoris 1 (tsentrifugaal kompressor) -põlemine toimub põlemiskambris 2, kütust pumbatakse pumba 5 abil -paisumine toimub düüsides 3 ja turbiini töölabade vahelistes kanalites 4. põhimõtteskeem Ringprotsess gaasiturbiini jaoks. On välja töödatud 2 teoreetilist ringprotsessi: RP isobaarse põlemisega (valdavalt levinud, sest põlemis kamber on lihtsama ehitusega) ja isohoorse põlemisega.
Gaasiturbiinid kuuluvad ka kombineeritud tsükliga energiaplokkide koosseisu. Energeetilistes gaasiturbiinseadmetes kasutatakse kütusena enamasti maagaasi, biogaasi või tahke kütuse gaasistamisel saadud gaasi. Paljud gaasiturbiinid võivad kasutada ka puhtaid vedelkütuseid. Kütused juhitakse rõhu all töötavasse põlemiskambrisse, kuhu antakse kompressoriga ka põlemisõhk. Põhiliseks kompressoritüübiks on telgkompressor, mis on ühenduses gaasiturbiiniga. Ehituselt erineb gaasiturbiin auruturbiinist suhteliselt palju. Kasutatav entalpialang on gaasiturbiinides mõõdukas ja seetõttu on gaasiturbiini astmete arv väike, kuid gaasi erikulu suur ning ületab vastava võimsusega auruturbiini auru erikulu umbes kümnekordselt. Gaasi kõrge temperatuuri tõttu töötab gaasiturbiin termiliselt väga rasketes tingimustes, mis nõuab eriteraste ja -sulamite kasutamist ning rasketes tingimustes töötavate sõlmede jahutamist
Sellist jaama aga iseloomustab soojuskasutustegur k. l0 ' q2 ' k t k ' . Kus l0´ - on kasulik töö, mis läheb elektrienergia tootmiseks, q2´ - on tarbijatele q1 antav soojus ja k´ - on soojushulkade suhe. 25. Gaasiturbiinseadme ringprotsessid. Gaasiturbiinseadmed jagunevad avatud ja suletud ringprotsessiga seadmeteks. Avatud ringprotsessiga gaasiturbiinseadmes (joonis 7.19a) on kolm põhilist koostisosa – kompressor, põlemiskamber ja gaasiturbiin. Kompressor surub välisõhku põlemiskambrisse, kuhu antakse ka kütus, põlemisgaas suundub põlemiskambrist turbiini, millel on ühine võll kompressoriga. Turbiinist paiskub põlemisgaas atmosfääri. Säärases seadmes põletatakse peamiselt vedel- ja gaaskütust, kuigi on ehitatud ka tahkekütusel töötavaid gaasiturbiinseadmeid, peamiselt kombineerituna aurujõuseadmega. Väga tülikas on puhastada põlemisgaasi tuhaosakestest. Rõhutame, et
soojushulkade kogusumma on null, mis tähendab, et nii palju kui ühed osad soojust annavad, saavad teised osad juurde. Pöördumatud protsessid on looduses need, mis kulgevad vaid ühes suunas ehk nende vastandprotsess iseenesest ei toimu. a) soojus kandub soojemalt külmemale b) maha langenud kivi ise üles ei kerki c) organismide vananemine. Soojusmasinad on seadmed, mis muudavad kütuse siseenergia mehaaniliseks tööks. Sisepôlemis-, diisel-, reaktiivmootor, auru-, gaasiturbiin. Pôlemises eraldub soojust: Q = K . m , kus m - kütuse mass (kg) K - kütuse kütteväärtus näitab, kui palju energiat eraldub antud kütuse 1kg täielikul ära pôlemisel. [J/kg] TD II seadus: Pole vôimalik soojusülekanne keha külmematelt osadelt soojematele ilma, et sellega ei kaasneks muutusi selles kehas vôi ümbritsevates kehades. S. t. pole vôimalik luua soojusmasinat, mis teeks tööd ainult ühest energiaallikast saadava energia arvelt. Carnot teoreem:
reverseerimise teel) peadiisel sõuvõll sõukruvi 2. Diisel reduktor jõuseade: (( RSS) revers sooritatakse reversr- reduktori abil) Peamasin; 1- sidur; 2- reduktor; 3- sõuvõll; 4- sõukruvi 3. Diisel elekteiline jõuseade: (reverseeritakse sõuelektrimootori reverseerimise teel) 4.Gaasiturbiin laeva jõuseade peagaasiturbiin turbokompressorid ( õhu pumpamiseks põlemiskambrisse) peaülekanne (reduktor) sõuvõll sõukruvi SPM klassifikatsioon I taktilisuse järgi: 2 – taktilised 4 – taktilised II otstarbe järgi III kasutatava kütuse järgi gaasimootorid diiselmootorid bensiinimootorid ( karburaatormootorid e. Otto mootorid) IV küttesegu süütamisviisi järgi
perioodilistes aruannetes. põlemiskambri mahtu muuta (näiteks kütuse margi muutmisel). Põlemisprotsessi hindamine indikaatordiagrammi järgi. g. Kütuse rõhu tõusu kiiruse vähenemisega ( p pih./ ) surumise Turbokompressoril mootori väntvõlliga kinemaatiline side puudub, Seega gaasiturbiin- ülelaadimisega mootoritel toimub mootori algusest kuni pihusti nõela avanemiseni , samuti pihustamisrõhu seega ei kasutata silindrisse antava õhu rõhu tõstmiseks mootori tööreziimi ja gaasiturbiini omavaheline iseregulatsioon, mis seisneb (nõela avanemise rõhk) alanemisega , väheneb sissepritse eelnurk võimsust st. mootori mehaaniliste kadude võimsus ei vähene
Tsirkuleeriva keevkihiga kaasaegne katelseade Rõhu all keevkiht Kütuse ülerõhul põletamise tehnoloogia kasutamine võimaldab märgatavalt suurendada soojusjõuseadme kasutegurit võrreldes tavalise atmosfääri rõhul töötava jõuseadmega. Selle põhjuseks on kombineeritud gaasi-auru ringprotsessi kasutamine. Selline süsteem sisaldab kahte soojusjõumasinat: gaasturbiinseadet (Brayton´i ringprotsessi) ja aurujõuseadet (Rankine´i ringprotsess). Sellises süsteemis töötab gaasiturbiin avatud tsüklis, auru pool aga kinnises tsüklis. Väljastatavast võimsusest sõltuvana töö parameetritest langeb ligikaudu 20 25% gaasiturbiintsüklile, 75 80% aurutsüklile Katla konstruktsiooni seisukohast jagunevad kütuse ülerõhul põletamisega soojusjõuseadmed kaheks: mullilise keevkihi ja tsirkuleeriva keevkihtkoldega seadmed. Rõhu all keevkihtkoldega katel paikneb teraskorpuses joonis 8. Kütuse söötmine
annaabi.ee 
