Berekenen stoomturbine,

[Sander Grobben]

Hallo,
 
Ik weet niet zeker of dit onderwerp in dit forum thuis hoort, mocht dat niet het geval zijn dan hoor ik dat graag.
 
Ik ben bezig met een opleiding die als onderdeel stoomtechniek heeft. Een van de vragen hierin is het maken van een ontwerp voor een kleine energiecentrale die 21 MWe, en 1 MWth moet gaan opleveren. Alle fases van de stoom, vanaf de ketel tot en met de turbine en de condensor moeten hierin worden benoemd evenals alle warmtestromen.
 
Het grootste deel van de theorie is mij inmiddels wel duidelijk, alleen het rekenen aan deze installatie is nog een kleine uitdaging. Ik kom alleen maar niet achter 2 kleine onderdelen:
Is het geleverde vermogen van de turbine ook het geleverde vermogen van de generator?
Op welke manier kan ik bepalen/berekenen hoe de turbine is opgebouwd. En vooral waarom. Beginnen met een Curtis en dan een Zoelly? Of juist eerst beginnen met een Parsons en dan een Rateau? Hoeveel trappen en waarom?
 
Ik hoop dat er iemand is die mij hier een klein beetje op weg zou kunnen helpen.
Alvast bedankt voor het lezen!
 
Sander

[J. Yu]

Beste Sander,
 
Ik studeer werktuigbouwkunde en toevallig ben ik de laatste tijd bezig geweest met het kiezen van een warmtekrachtkoppeling waarin ook turbines en generatoren zitten. Onderstaande link geeft hopelijk een duidelijk uitleg.
 

 
Hierin is te zien dat de generatoren op de zelfde as als die van de turbines zitten. Dus ik denk dat ze inderdaad hetzelfde vermogen leveren. Je 2e vraag kan ik helaas niet beantwoorden. Ik heb daar geen kennis voor.
 
m.v.g.
 
Jinwen

[Auvillers]

Beste Sander,
Weet niet of deze reactie te laat komt, maar wil toch reageren.
Stoomturbine vermogen wordt berekend aan de hand van de isetropische enthalpie val in het HS-diagram van water/stoom. Deze verticale expansie van de ene druk naar de andere is het ideale thermische vermogen ( rendement 100 % ). Helaas is in de turbine technologie dit niet mogelijk, dus is het begrip Thermisch of isentropisch rendement ingevoerd, dat duidelijk de verliezen aangeeft en dus een minder vermogen oplevert. B.v. een rendement van 85 % zal van een vertikale enthalpy van 100 Kj/Kg slechts 85 Kj/Kg omzetten in mechanisch vermogen. voor het gemak praat ik hier oover een tegendruk turbine; makkelijker te zien in het HS-diagram.
Hebben we dan het uitgangsvermogen aan de draaiende as ? Nee, want er is ook nog een mechanisch rendement, dat door het vermogensverlies door de lagers wordt bepaald. Meestal hoog in de 96- 99 %, afhankelijk van de groote van de machine. dus het vermogen aan de koppeling met de generator is dus weer wat lager.
En dan,... de generator die ook mechanische verliezen heeft. Meestal zeer klein in verhouding met het vermogen; om de gedachte te bepalen, kan je zo'n 96-98 % nemen. Dat geeft je dan het vermogen dat in elektriciteit omgezet kan worden.
 
Je vraag 2 gaat over het ontwerp van de machine. Typisch een vraag voor een fabrikant zoals Siemens, GE of Mitsubishi. Het aantal trappen en de type schoepen die toegepast worden, zijn afhankelijk van de stoom condities. Een Turbine van 40 bar en 400 graden stoom, die expandeert naar 15 bar, ziet er wel wat anders uit als een machine die van 130 bar 530 graden naar 15 bar gaat. En dan praten we nog maar over de tegendrukturbines. De condensing turbies zijn een verhaal apart, omdet die helemaal naar vacuum moeten gaan. Schoepen van een meter lengte in de eindtrappen zijn dan niet ongewoon.
Maar de opbouw en constructie van een turbine doet niets af aan het thermische rendement van de machine.  Europese fabrikanten hebben heel veel gedaan in reactie turbines, terwijl de Amerikanen vaak zweren bij een impuls machine. Weet niet hoe groot je machine in kW of MW wordt.
 
Laat maar weten als je meer vragen hebt.
m.vr.gr.
Nico

[Sander Grobben]

Beste Auvillers,
 
Hartelijk dank voor je reactie.
Inmiddels heb ik mijn eindopdracht ingeleverd en ben ik geslaagd met een prachtig cijfer.
 
Met vriendelijke groet,
Sander