SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU
ELEKTROTEHNIČKI FAKULTET
Sveučilišni studij
TERMODINAMIČKI CIKLUSI U TERMOELEKTRANAMA
Završni rad
Josip Vlahović Babić
Osijek, 2013.
2
Obrazac
Z1
-
Obrazac za ocjenu završnog rada
Osijek,
Odboru za završne i diplomske ispite
Prijedlog ocjene završnog rada
Ime i prezime studenta:
Josip Vlahović Babić
Smjer:
Preddiplomski elektrotehnika, elektroenergetika
Mat. br. studenta, godina upisa:
3103, 2010.
Mentor:
Prof. dr. sc. Lajos Jozsa
Sumentor:
Danijel Topić, dipl. ing.
Naslov
završnog rada:
Termodinamički ciklusi u termoelektranama
Primarna znanstvena grana rada:
Termodinamika
Sekundarna znanstvena grana (ili
polje) rada:
Elektrotehnika
Predložena ocjena završnog rada:
Kratko obrazloženje
predložene ocjene:
Potpis sumentora:
Potpis mentora:
Dostaviti:
1. Studentska služba
Korekcija ocjene
Odbora za završne i diplomske ispite
Odbor za završne i diplomske ispite Elektrotehničkog fakulteta Osijek, temeljem članka 11. Pravilnika o
završnim ispitima na preddiplomskim i stručnim studijima Elektrotehničkog fakulteta Osijek donio je odluku
o
korekciji konačne ocjene završnog rada na ____ sjednici Odbora održanoj dana ______________
godine.
Korigirana ko
načna ocjena završnog
rada:
_______________________
Potpis predsjednika Odbora:
_______________________
Dostaviti:
1.
Studentska služba
5
1.
Uvod
U ovome završnom radu će se najviše osvrtati na termodinamiku i spomenute
termodinamičke cikluse kakvi se koriste kod turbina na parni, odnosno plinski pogon. Prije
toga najprije će se dati osvrt na neke osnovne stvari iz termodinamike kao što u toplinske
veličine, promjene stanja, vodena para, kružni procesi itd. Bitno je prije proučavanja ovog
rada imati odreĎeno predznanje iz termodinamike. U ovom radu prikazat će se dva osnovna
kružna termodinamička ciklusa koja se koriste u termoelektranama za proizvodnju
električne energije i za to vezanu proizvodnju topline. Ti ciklusi su Carnotov ciklus,
Jouleov, Rankineov i organski Rankineov ciklus. Carnotov se pretežito koristi za opisivanje
ciklusa sa parom kao radnim medijom, ali se zbog svog karakterističnog svojstva
neostvarivosti u praksi zapravo primjenjuje Rankineov ciklus, kao i organski Rankineov
ciklus (ORC). Jouleov ciklus je karakterističan za plinske turbine, još se naziva i Breytonov
ciklus. Na kraju rada se nalaze primjeri proračuna za oba sustava.
1.1.
Zadatak završnog rada
Ukratko, zadatak ovog završnog rada je prikazati kakvi se termodinamički kružni procesi
koriste u termoelektranama, principe rada, njihove efikasnosti i poboljšanja. Prikazat će se
i objasnit procese kod plinskih i kod parnih turbina kao i primjere proračuna.
7
2.1.3.Entropija
Entropija je termodinamička veličina koja opisuje stupanj nereda, odnosno veličina koja govori
koliko se topline u nekom procesu nužno preda rashladnom spremniku (okolina). Kao i
unutrašnja energija i entalpija, entropija ne ovisi o karakteru procesa već samo o početnoj i
konačnoj točki procesa. Entropija se može izraziti kao funkcija bilo kojeg para od tri osnovne
termodinamičke veličine[2]:
,
s
f T v
,
,
s
f T p
,
,
s
f p v
(2.6.)
Diferencijal entropije jednak je omjeru beskonačno male količine topline u elementarnom
procesu i apsolutne temperature koja je konstantna unutar neizmjerno malog djela procesa[4]:
dQ
dS
T
kJ
K
;
dq
ds
T
kJ
kgK
(2.7.)
U tehničkoj termodinamici obično se ne koriste apsolutne vrijednosti entropije, nego promjena
entropije[2]:
2
2
1
1
dq
s
s
s
T
kJ
kgK
(2.9.)
Pojam entropije omogućava prikaz procesa u T-s ili h-s dijagramima. Svaki proces iz p-V
dijagrama se može prebaciti u T-s dijagram koji je vrlo koristan u termodinamici. Površina u T-s
dijagramu predstavlja toplinu dok u p-V dijagramu predstavlja rad.
