Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

Samankaltaiset tiedostot
Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

MIKKELIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka T8415SJ Energiatekniikka. Hannu Sarvelainen HÖYRYKATTILAN SUUNNITTELU

Höyrykattilat Lämmönsiirtimet, Tuomo Pimiä

TEHTÄVÄ 1 *palautettava tehtävä (DL: 3.5. klo. 10:00 mennessä!) TEHTÄVÄ 2

Exercise 1. (session: )

Höyrykattilat Kattilatyypit, vesihöyrypiirin ratkaisut, Tuomo Pimiä

KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU Energiatekniikan koulutusohjelma / Automaatio- ja prosessitekniikka

Voimalaitos prosessit. Kaukolämpölaitokset 1, Tuomo Pimiä

1 Johdanto Yhteistuotantovoimalaitokseen liittyviä määritelmiä Keravan biovoimalaitos Tehtävänanto... 5 Kirjallisuutta...

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus

1 Johdanto Yhteistuotantovoimalaitokseen liittyviä määritelmiä Keravan biovoimalaitos Tehtävänanto... 5 Kirjallisuutta...

Voimalaitos prosessit. Kaukolämpölaitokset 1, Tuomo Pimiä

Muita lämpökoneita. matalammasta lämpötilasta korkeampaan. Jäähdytyksen tehokerroin: Lämmityksen lämpökerroin:

Veden ja höyryn termodynaamiset ominaisuudet IAPWS-IF97. Funktiolohkot Siemens PLC

Lämmityksen lämpökerroin: Jäähdytin ja lämmitin ovat itse asiassa sama laite, mutta niiden hyötytuote on eri, jäähdytyksessä QL ja lämmityksessä QH

Teollisuuden energiatekniikka Peruskaavat ja käsitteet. Versio 2011

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

Luento 4. Voimalaitosteknologiat

Mitä on huomioitava kaasupäästöjen virtausmittauksissa

SAVUKAASUN TILAVUUSVIRRAN JATKUVATOIMINEN MÄÄRITTÄMINEN

Konventionaalisessa lämpövoimaprosessissa muunnetaan polttoaineeseen sitoutunut kemiallinen energia lämpö/sähköenergiaksi höyryprosessin avulla

Kandidaatintyö: Lämmöntalteenottokattilan lämpötekninen mitoitus. Thermal design of a heat recovery steam generator

VOIMALAITOSTEKNIIKKA MAMK YAMK Tuomo Pimiä

Höyry- ja lauhdejärjestelmien käytännön esimerkkejä. Jouni Vainio Spirax Sarco Engineering plc

vetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen

Liite 1A UUDET PÄÄSTÖRAJA-ARVOT

RATKAISUT: 12. Lämpöenergia ja lämpöopin pääsäännöt

Talon valmistumisvuosi 1999 Asuinpinta-ala 441m2. Asuntoja 6

Energia-alan keskeisiä termejä. 1. Energiatase (energy balance)

Kai Kärenlampi HÖYRYKATTILOIDEN LÄMPÖTEKNINEN SUUNNITTELU

Rene Eskola APUJÄÄHDYTYKSEN KANNATTAVUUS SÄHKÖNTUOTANNOSSA

Kuivauksen fysiikkaa. Hannu Sarkkinen

Kaukolämmitys. Karhunpään Rotaryklubi

1. Kumpi painaa enemmän normaalipaineessa: 1m2 80 C ilmaa vai 1m2 0 C ilmaa?

LÄMPÖPUMPPUJÄRJESTELMÄT INTEGROIDUSSA KYLMÄ- JA LÄMPÖTEHON TUOTOSSA

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

Energiatehokkuuden analysointi

f) p, v -piirros 2. V3likoe klo

Liite F: laskuesimerkkejä

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

Pienen kokoluokan CHP puunjalostusteollisuuden yrityksessä

Vesilauhdutteinen siirrettävä ilmastointilaite Water cooled portable air conditioner

Pinnoitteen vaikutus jäähdytystehoon

Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma, joka löytyy netistä.

TEKNIIKKA JA LIIKENNE. Kone- ja tuotantotekniikka. Energia- ja ympäristötekniikka INSINÖÖRITYÖ LÄMMÖNTALTEENOTTOKATTILAN SUUNNITTELU

Kosteusmittausten haasteet

Voimalaitosprosessien ohjaus

Kalle Helmiö SAIRAALAN HÖYRYVERKOSTON TARKASTELU

TARKASTELU LOVIISAN YDINVOIMALAN LIITTÄMISESTÄ HEL- SINGIN KAUKOLÄMPÖVERKKOON

Ilman suhteellinen kosteus saadaan, kun ilmassa olevan vesihöyryn osapaine jaetaan samaa lämpötilaa vastaavalla kylläisen vesihöyryn paineella:

Tapio Saarinen MIKRO-CHP-LAITOKSEN KATTILAN MITOITUS

GT GT 1200 GTU GTU 1200

Yksinkertaistettu teollisuuden energiatase

N:o Uusien polttolaitosten ja kaasuturbiinien, joiden polttoaineteho on suurempi tai yhtä suuri kuin 50 megawattia päästöraja-arvot

Hyötysuhdelaskenta Keravan Energian biovoimalaitokselle

YLEISTIETOA LÄMPÖPUMPUISTA

SISÄLLYSLUETTELO SYMBOLILUETTELO 4

HYDRAULIIKAN PERUSTEET JA PUMPUN SUORITUSKYKY PUMPUN SUORITUSKYVYN HEIKKENEMISEEN VAIKUTTAVAT TEKIJÄT

Oppimistehtävä 3: Katri Valan lämpöpumppulaitos

Sisältö. Työn lähtökohta ja tavoitteet Lyhyt kertaus prosessista Käytetyt menetelmät Työn kulku Tulokset Ongelmat ja jatkokehitys

KANDIDAATINTYÖ ORC-prosessin käyttö sähköntuotannossa

Päästövaikutukset energiantuotannossa

TUTKIMUS IKI-KIUKAAN ENERGIASÄÄSTÖISTÄ YHTEISKÄYTTÖSAUNOISSA

Hans Koivisto. Sairaalan kattiloiden säiliöiden uusinnat ja energiansäästömahdollisuudet

Luku 11 JÄÄHDYTYSPROSESSIT

Vesihöyrypiirin kiertolaskenta kuplapetikattilassa

BIOENERGIAHANKE

VIESMANN. VITOMAX 100-HS Höyryteho 1,0-6,4 t/h. Tietolehti. VITOMAX 100-HS Tyyppi M33A

Lahti Energian uusi voimalaitos KYMIJÄRVI II. Jaana Lehtovirta Viestintäjohtaja Lahti Energia Oy

Varaavan tulisijan liittäminen rakennuksen energiajärjestelmään

KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU Energiatekniikka / Voimalaitoksen käynnissäpito. Esa Hildén. Kattilan hyötysuhteen määrittäminen

LUKU 10 HÖYRY- JA YHDISTETYT KIERTOPROSESSIT

Maakaasu kaukolämmön ja sähkön tuotannossa: case Suomenoja

Työ 3: Veden höyrystymislämmön määritys

Lämpöopin pääsäännöt. 0. pääsääntö. I pääsääntö. II pääsääntö

Lämpöopin pääsäännöt

BH60A1300 Rakennusten LVI-tekniikka

BIOENERGIAN HYÖDYNTÄMINEN LÄMMITYKSESSÄ. Lämmitystekniikkapäivät Petteri Korpioja. Start presentation

TEKNIIKKA. Dieselmoottorit jaetaan kahteen ryhmään: - Apukammiomoottoreihin - Suoraruiskutusmoottoreihin

KIINTEÄN POLTTOAINEIDEN KATTILOIDEN PÄÄSTÖMITTAUKSIA

Lämmitysjärjestelmät. Säätö ja säätötarpeen tunnistaminen

Maalämpöpumput suurissa kiinteistöissä mitoitus, soveltuvuus, toiminta Finlandia-talo Sami Seuna Motiva Oy

Todentaminen - tausta

sinkinkadonkestävä VV Sekoitusventtiili DN 15 mallin rakenne, toiminta, asennus, huolto ja varaosat kuten syöttösekoitusventtiili (sivut ).

Sorptiorottorin ja ei-kosteutta siirtävän kondensoivan roottorin vertailu ilmanvaihdon jäähdytyksessä

PHYS-C6360 Johdatus ydinenergiatekniikkaan (5op), kevät 2016

KANNATTAVUUSVERTAILU MIKROKAASUTURBIINILAITOKSEN JA HÖYRYKATTILAKYTKENNÄN VÄLILLÄ

ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto Luento 7 /

Tekijä: Markku Savolainen. STIRLING-moottori

Puun keinokuivauksen perusteet

valmistaa ilmanvaihtokoneita Parmair Eximus JrS

OMAKOTITALOKOHTAISEN MIKRO-CHP-LAITOKSEN HÖYRYKATTILA

Molaariset ominaislämpökapasiteetit

ENE-C2001 Käytännön energiatekniikkaa (KET) Katri Valan lämpöpumppulaitos / tehtävänanto

Biohiilipellettien soveltuvuus pienmittakaavaan

EEN-E3003, Industrial drying and evaporation processes Calculation exercise 3, Spring 2017 Laskuharjoitus 3, Kevät 2017

Metra ERW 700. Energialaskuri

Höyrytasetarkastelu kemianteollisuuden tehdasalueella. Report of a steam balance in a chemical industry site

Sovellus pystysuoran lämmönvaihtimen karkeaan mitoitukseen

Transkriptio:

Mamk / Tekniikka ja liikenne / Sähkövoimatekniikka / Sarvelainen 2015 T8415SJ ENERGIATEKNIIKKA Laskuharjoitus KATTILAN VESIHÖYRYPIIRIN SUUNNITTELU Höyrykattilan on tuotettava höyryä seuraavilla arvoilla. - lämpötila 520 C - paine 90 bar - massavirta 30 kg/s 1. Piirrä kuva kattilan vesi-höyrypiiristä luonnonkiertoperiaate kaksi tulistinvaihetta 2. Määritä kattilan lämmönsiirtimissä siirtyvät tehot. syöttöveden lämpötila 200 C syöttöveden ruiskutus tulistimien välissä (höyryn lämpötila laskee 30 C) lieriössä ulospuhallus 3 % lieriöön syötettävän veden määrästä veden esilämmitys 15 C alle kylläisen veden lämpötilan tulistimien yhteenlaskettu painehäviö 10 % tulevan höyryn paineesta 3. Määritä kattilan polttoaineen tarve kattilan hyötysuhde 90 % polttoaineena käytettävän kivihiilen lämpöarvo 25,9 MJ/kg

Ratkaisu tehtävään 1 Ratkaisu tehtävään 2 Lämmönsiirtimen teho voidaan laskea, kun tiedetään lämmönsiirtimen läpi virtaavan aineen massavirta sekä entalpianmuutos. Selvitetään aluksi lähtötiedoista saatavat arvot eri pisteissä. Veden paineella ei ole käytännössä merkitystä veden entalpiaan, joten veden entalpia saadaan höyrytaulukosta lämpötilan perusteella. Piste Massavirta [kg/s] Lämpötila [ C] Paine [bar] Entalpia [kj/kg] 1 200 850 2 200 850 3 4 5 6 7 200 850 8 9 30 520 90 3440

Höyryn paine ennen tulistimia määritetään 10 % painehäviön mukaan. Pisteessä 9 olevan höyryn paine on 90 % paineesta ennen tulistimia (piste 5). Oletetaan, että kummassakin tulistimessa muodostuu yhtä suuri painehäviö (bar), jolloin tulistimien välissä olevan höyryn paine on 95 bar. Muita painehäviöitä ei ole ilmoitettu, joten pisteissä 1, 2, 3, 4 ja 7 on 100 bar paine, kuten pisteessä 5. Kaikkien pisteiden paineet ovat nyt tiedossa. - piste 1 100 bar - piste 2 100 bar - piste 3 100 bar - piste 4 100 bar - piste 5 100 bar - piste 6 95 bar - piste 7 100 bar - piste 8 95 bar - piste 9 90 bar Höyrykattilan lieriössä on kylläinen tila, koska lieriö sisältää vettä ja höyryä samassa lämpötilassa. Höyrytaulukosta voidaan määrittää lämpötila joka vastaa lieriön painetasoa (100 bar). Lämpötila on noin 310 C. Määritetään lämpötilat pisteissä 6 ja 8, siten että molemmat tulistimet lämmittävät höyryä saman verran asteina. Tulistuksessa höyry kulkee kolmen vaiheen läpi. - tulistin 1, höyry lämpenee lämpötilasta T 5 lämpötilaan T 6 - syöttöveden ruiskutus, höyry jäähtyy lämpötilasta T 6 lämpötilaan T 8 - tulistin 2, höyry lämpenee lämpötilasta T 8 lämpötilaan T 9

Höyryä jäähdytetään 30 C tulistimien välissä ja höyry lämpenee molemmissa tulistimissa saman verran, joten näistä tiedoista voidaan ratkaista lämpötilat pisteissä 6 ja 8. Kaikkien pisteiden lämpötilat ovat nyt tiedossa. - piste 1 200 C - piste 2 200 C - piste 3 295 C (lieriön lämpötila 310 C 15 C) - piste 4 310 C - piste 5 310 C - piste 6 430 C - piste 7 200 C - piste 8 400 C - piste 9 520 C Lämpötilojen ja paineiden mukaan voidaan määrittää entalpiat. - piste 1 850 kj/kg (200 C vesi) - piste 2 850 kj/kg (200 C vesi) - piste 3 1 320 kj/kg (295 C vesi) - piste 4 1 410 kj/kg (310 C vesi) - piste 5 2 730 kj/kg (310 C, 100 bar höyry) - piste 6 3 200 kj/kg (430 C, 95 bar höyry) - piste 7 850 kj/kg (200 C vesi) - piste 8 3 100 kj/kg (400 C, 95 bar höyry) - piste 9 3 440 kj/kg (520 C, 90 bar höyry)

Massavirtojen laskenta aloitetaan määrittämällä tarvittava ruiskutusveden massavirta. Muodostetaan massa- ja energiatase pisteiden 6, 7 ja 8 välille. Ratkaistaan näistä puuttuvat massavirrat (pisteet 6 ja 7). Pisteen 8 massavirta on sama kuin pisteen 9 massavirta.

Lieriöstä poistetaan 3 % syötetyn veden määrästä ulospuhalluksella, joten 97 % syötetystä vedestä menee tulistimille. Tästä voidaan ratkaista massavirrat pisteissä 3 ja 4. Massavirta pisteessä 5 on yhtä suuri kuin pisteessä 6. Massavirta pisteessä 2 on yhtä suuri kuin pisteessä 3. Pisteen 1 massavirta saadaan pisteiden 2 ja 7 perusteella. Kaikkien pisteiden tarvittavat arvot ovat nyt tiedossa. Piste Massavirta [kg/s] Lämpötila [ C] Paine [bar] Entalpia [kj/kg] 1 30,9 200 100 850 2 29,6 200 100 850 3 29,6 295 100 1 320 4 0,9 310 100 1 410 5 28,7 310 100 2 730 6 28,7 430 95 3 200 7 1,3 200 100 850 8 30,0 400 95 3 100 9 30,0 520 90 3 440

Kattilan lämmönsiirtimien tehot voidaan nyt ratkaista massavirran ja entalpianmuutoksen mukaan. Höyrystimen teho muodostuu kahdesta osasta. Suurin osa höyrystimen tehosta kuluu veden höyrystykseen, mutta lisäksi pieni osa tehosta kuluu ulospuhallusveden lämmitykseen (lämpötilaero pisteiden 3 ja 4 välillä). Veden esilämmitin (ekonomaiseri): Höyrystin: Tulistin 1: Tulistin 2:

Ratkaisu tehtävään 3 Kattilan hyötytehon tarve on edellisessä tehtävässä laskettujen lämmönsiirtimien tehontarpeiden summa. Kattilan tarvitsema polttoaineteho voidaan määrittää hyötysuhteen perusteella. Polttoaineen tarve saadaan polttoaineen lämpöarvon perusteella.