Etanol.nu
http://www.etanol.nu/forum/

Ångturbin hybrid
http://www.etanol.nu/forum/viewtopic.php?f=23&t=6311
Sida 1 av 1

Författare:  aryan [ mån 12-02-20 16:49 ]
Inläggsrubrik:  Ångturbin hybrid

Läste en rolig artikel om ångbilar i autospeed om ångbilar: http://www.autospeed.com/cms/A_111227/a ... larArticle

Kanske inte så dum ide om skruvkompressor (eller en turbin) verkligen kan få så hög verkningsgrad som 94% som de skriver. Att det är vid 20.000-30.000 rpm gör inte så mkt om men t ex bygger en serie elhybrid drivlinje:

Ångpannor kan också ha hög verkningsgrad omkring 90% eller mer borde inte vara omöjligt, gaspannor med avgaskondensvärmeåtervinning har redan mer än 100% verkningsgrad.

Elgenerator på turbinen kan ha 80-90% verkningsgrad, motor för drivningen likaså.

Totalverkningsgraden kan då bli ca 65% och man skulle t ex kunna tanka bilen med många olika biobränslen t ex pellets, ved osv.

1 kg pellets innehåller ca 5 kWh energi, då får man ca 3,25 kWh/kg bränsle på drivhjulen vilket måste vara ovanligt bra. Det borde även ge väldig bra driftsekonomi med tanke på att interna förbränningsmotorer i om man har tur har 30% verkningsgrad på hjulen och priset på pellets är ca 50öre per kWh medan diesel, E85, biogas, bensin kostar 2-3 ggr så mycket per kWh.

Författare:  torbjorn [ tis 12-02-21 00:28 ]
Inläggsrubrik:  Re: Ångturbin hybrid

Men ett problem är ju att även om ångpannan och ångturbinen har goda verkningsgrader sett som enstaka maskiner så får hela ångprocessen dålig verkningsgrad i och med att en massa kvarvarande energi i avloppsångan måste kylas bort i kondensorn. Om man inte kondenserar utan blåser ut ångan vid atmosfärstryck så sjunker totalverkningsgraden ännu mer.

Författare:  aryan [ tis 12-02-21 09:13 ]
Inläggsrubrik:  Re: Ångturbin hybrid

Mmm tänkte redan att det verkade lite för bra för att vara sant. Det gäller att få så stort temperaturfall över turbinerna. Kanske man även skulle kunna använda restvärmen till att förvärma luften till brännaren så att den inte kyler ner pannan?

/Aryan

Författare:  torbjorn [ tis 12-02-21 09:51 ]
Inläggsrubrik:  Re: Ångturbin hybrid

Det är inte bara temperaturfall utan det är också viktigt att få så bra undertryck som möjligt efter turbinen - dvs låg kondenseringstemperatur, bra möjligheter att leda bort spillvärmen från kondensorn osv.
Hur som helst är det ju svårt att i en ren ångcykel komma upp över 40-45 % totalverkningsgrad ens i gigantiska anläggningar på några hundra MW elektrisk effekt per turbin. Kärnkraftverken, som ju arbetar med lägre ångtemperatur och utan överhettning, kommer sällan över 30 %.
Mindre ånganläggningar för traktionsbruk (ånglok, fartyg mm) ligger som regel runt 10 % om man blåser avloppsångan ut i atmosfären och möjligen upp mot 15-20 % med kondensering.

Författare:  PRIUS [ tis 12-02-21 14:36 ]
Inläggsrubrik:  Re: Ångturbin hybrid

År 1917 levererade STAL den första 7.000 kW-turbinen till Vattenfall. År 1932 levererades Nordeuropas största kraftmaskin, en 50 mW STAL-turbin, till det statliga Västerås Ångkraftverk. Verkningsgraden var över 90 %, vilket var världsrekord för ångturbiner.
http://www.bgf.nu/ljus/u/ljungstrom.html
I Svenska jagare satt det ångturbiner 2 x 29000 ahk.
Maskineriet hade projekterats i KMF, huvudsakligen av mdir Olof Falkendal och ming Hans G:son Hafström. Härvid hade ytterligare ett stort utvecklingssteg tagits, i och med att ångtrycket hade höjts till 40 bar och temperaturen till 400oC.
http://www.ming.nu/hi-vk-51-ftg.html

Här ett av de senare tidens ångfartyg. http://en.wikipedia.org/wiki/SS_France_(1961)
Her engines consisted of eight high-pressure, super-heating boilers delivering 65 kg per cc and 500 degrees Celsius, all weighing 8,000 tons. This delivered 175,000 hp, and provided for a service speed of 30 knots and a maximum speed of 35 knots, with a fuel consumption of 750 tonnes of oil in a 24 hour period. The machinery turning the four propellers was divided into two fore and aft groups, as was the electrical generating station.[4]

När man eldar avfall blir förlusterna inte så stora ser man här.
http://www.sysav.se/upload/ovrigt/Brosc ... me_low.pdf

Författare:  torbjorn [ tis 12-02-21 15:36 ]
Inläggsrubrik:  Re: Ångturbin hybrid

Låt oss räkna på uppgifterna för det franska fartyget.

Låt oss anta att den uppgivna effekten 175000 hk dvs 128,8 MW avser maxhastigheten 35 knop och att effektbehovet är proportionellt mot kvadraten på hastigheten, då skulle alltså marschhastigheten 30 knop kräva 94,6 MW.

Bränsleförbrukningen är alltså 750 ton per dygn, vi antar att bränslet är bunkerolja motsvarande Eo5, som har värmevärdet 10720 kWh/m³ och densiteten 0,95. Detta ger 750*10720/(0,95*24) = 352,6 MW termisk effekt.

Om nu bränsleförbrukningssiffran avser full fart så blir verkningsgraden 128,8/352,6 = 36,5 %, vilket förefaller rätt högt för marina tillämpningar där man prioriterar låg vikt och små dimensioner hos maskineriet framför bästa möjliga driftegenskaper.
Men det är mer troligt att siffran gäller vid marschfart, då får vi uppskattningsvis 94,6/352,6 = 26,8 %.
Det verkar vara en ganska sannolik siffra.

Författare:  aryan [ tis 12-02-21 18:05 ]
Inläggsrubrik:  Re: Ångturbin hybrid

Ett annat räkne-exempel http://en.wikipedia.org/wiki/Pacific_Sky "when all three boilers are in use then she can steam at a maximum of 21.8 knots (40.4 km/h; 25.1 mph), which equates to 29,500 shaft horsepower. At full speed she can consume up to 220 tonnes of fuel oil a day."

Då får man 29500 shaft horsepower ≈ 22000 kW
22000kW*24h/((220/0,95)m³ *10720 kWh/m³) dvs 21,27% verkninggrad

Skepsdieslar har nog bättre verkningsgrad, men det är trots allt helt ok siffror om man betänker att man kan skulle kunna elda med billiga och enkelt att framställa biobränslen som ved och pellets och att med extern förbränning skulle vara enklare att kontrollera utsläpp av skadliga partiklar och NOx?

/Aryan

Författare:  erikn [ tis 12-02-21 18:07 ]
Inläggsrubrik:  Re: Ångturbin hybrid

Och då lär största förlusterna vara i propellern gissar jag.

Författare:  torbjorn [ tis 12-02-21 20:11 ]
Inläggsrubrik:  Re: Ångturbin hybrid

erikn skrev:
Och då lär största förlusterna vara i propellern gissar jag.


Jag förutsätter att effektangivelserna är uppmätta på propelleraxeln, och då är ju propellerns verkningsgrad överhuvudtaget inte med i beräkningen.

Författare:  torbjorn [ tis 12-02-21 20:20 ]
Inläggsrubrik:  Re: Ångturbin hybrid

PRIUS skrev:
År 1917 levererade STAL den första 7.000 kW-turbinen till Vattenfall. År 1932 levererades Nordeuropas största kraftmaskin, en 50 mW STAL-turbin, till det statliga Västerås Ångkraftverk. Verkningsgraden var över 90 %, vilket var världsrekord för ångturbiner.
http://www.bgf.nu/ljus/u/ljungstrom.html


Enligt Vattenfall "Handbok för driftpersonal" 1943 var totalverkningsgraden för 50 MW-aggregatet i Västerås (G5 med tillhörande panna P12) 23 %, detta vid optimal belastning som var 35 MW.
Bland förlusterna kan vi notera att 59 % av den tillförda energin gick bort med kylvattnet från kondensorn, 8 % rökgasförluster, 6 % oförbränt i askan, 1 % strålningsvärmeförluster, 1 % rörledningsförluster, 0,7 % förluster i generatorn och 1,3 % gick åt för drift av hjälpmaskineri.

Sida 1 av 1 Alla tidsangivelser är UTC + 1 timme
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group
http://www.phpbb.com/