1

Subiecte partial cte

Subiectul 30

30. Racirea indirecta cu aer a centralelor electrice cu ciclu cu abur (sistem Heller).

Aceasta utilizeaza turnuri de racire uscate (schimbatoare de caldura de suprafata apa aer, la care apa circula prin tevi, iar aerul prin exteriorul lor), sistem Heller , fiind singura solutie de racire uscata care

poate evacua puteri termice mari si foarte mari. Ideea de baza a racirii uscate indirecte este separarea

functiunilor.

Ca si la racirea cu turnuri umede:

- Condensatorul, amplasat lnga turbina, asigura condensarea aburului evacuat din aceasta.

-Turnul de racire uscata, amplasat la distanta de condensator, asigura evacuarea caldurii spre atmosfera.

n varianta clasica a schemei Heller:

- Condensatorul este un schimbator de caldura si masa prin amestec, avnd volumul si costul mai mic dect un aparat de suprafata cu tevi si manta.

- Apa racita n turnul uscat este chiar condensatul principal. - Turnul uscat are tevi cu aripioare pentru extensia suprafetei de schimb de caldura spre aer. Aceasta reduce consumul de metal si costul TR uscat.Presiunea apei n T.R. e supra atmosferica, iar n condensator sub atmosferica.

Ca urmare circuitul de racire cuprinde un sistem motor electric + pompa + turbina hidraulica de

recuperare, toate pe aceeasi linie de arbori. Motorul acopera diferenta dintre productia de L mecanic a

turbinei si consumul de L mecanic al pompei.

Pentru a evita folosirea n T.R. a apei total demineralizate, al carei pret e ridicat, se poate folosi schema

Heller cu condensator de suprafata. n acest caz apa de racire e pompata n circuit nchis (eliminnd

turbina hidraulica de recuperare) si are un grad mai redus de tratare: e dedurizata sau, cel mult,

demineralizata partial.

2

SUBIECTUL 29

29. Racirea cu aer: probleme generale. Racirea directa cu aer a condensatoarelor de abur

(S.C.S. abur aer).

La racirea uscata, cu aer, cei doi agenti nu vin n contact, iar la transferul de caldura nu are loc si schimb de masa prin evaporare. Un proces ideal ar putea aduce apa pna la temperatura termometrului uscat, mai mare dect cea a termometrului umed. Ca urmare, performanta unui turn de racire uscat e definita prin apropierea dintre temperatura termometrului uscat si cea a apei racite n turn. Aceasta diferenta de temperatura e mai mare dect la turnurile umede, iar referinta este mai ridicata, deci temperatura apei racite este mai mare. Ca urmare a acestui tip de proces, racirea uscata are urmatoarele dezavantaje, n raport cu cea umeda:

A) mareste investitia (datorita costului mare al suprafetelor de transfer de caldura);

B) reduce randamentul termic (din cauza temperaturii ridicate la condensator)

C) majoreaza consumul de energie al serviciilor proprii (datorita debitelor volumetrice mari de aer). Solutia se aplica, totusi , din considerente:

a) economice (cost mare al apei de adaos, n amplasamente secetoase);

b) climatice (n zone cu clima foarte rece, unde apa e n stare solida, iar racirea cu aer permite atingerea

unor temperaturi de condensare coborte, fara a mari investitiile);

c) ecologice (evitarea umidificarii atmosferei prin panasul turnurilor de racire umede).

Racirea uscata directa

n acest caz condensatorul este un aparat de transfer de caldura de suprafata abur aer. Deoarece transferul de caldura la condensare este mult mai intens dect cel prin convectie de la perete la aer,

suprafata de schimb de caldura este dictata de al doilea proces. Dupa constructia condensatorului si modul

de amplasare a lui avem 2 variante: a) Cu condensatorul amplasat sub turbine. Aerul (mai dens) circula prin tevi, iar aburul (cu volume

specifice mari) prin manta. Aburul este evacuat din turbina n jos, iar legatura este scurta si pierderile de

presiune pe partea de abur sunt mici. Principala limitare este datorata dificultatii extensiei suprafetei de

transfer de caldura, prin convectie, de la peretele interior al tevilor spre aer.

b) Cu condensatorul amplasat deasupra turbinei. Aburul evacuat din turbina n sus, spre un colector

central, se distribuie spre tevi nclinate, legate n pieptene, care au la exterior, pe unde circula aerul, aripioare pentru extensia suprafetei de schimb de caldura ntre perete si aer. Aceasta reduce consumul de

metal si costul condensatorului .

Vitezele de curgere a aerului sunt mici si pierderile de presiune scad , aceasta reduce consumul de energie

pentru condensare. Principala limitare e datorata pierderilor mai mari de presiune pe partea de abur.

3

SUBIECTUL 28

28. Racirea cu apa n circuit mixt cu turnuri umede: principiu, scheme avantaje, dezavantaje,

domenii de aplicare.

Circuitul mixt este o combinatie ntre circuitul nchis si cel deschis. O parte din caldura reziduala se evacueaza la un ru si restul n atmosfera. Se foloseste cnd debitul rului este:

1) ca medie anuala, comparabil cu cel necesar n centrala,

2) ca valori instantanee, cel putin o parte din an, mai mic dect acesta.

Dupa modul de returnare a apei ncalzite catre ru, avem doua tipuri de scheme :

- circuite serie, la care returnarea se face dupa racirea apei la turn -circuite paralel, la care returnarea se face de la bazinul de apa calda

Comparnd ntre ele schemele serie si paralel se observa : - Principalul dezavantaj al schemei serie este ca TR trebuie sa raceasca tot debitul de apa, fapt ce mareste investitia si consumul de energie de pompare.Avantajul ecologic este acela ca temperatura apei

returnate n schema serie e mai coborta, reducnd poluarea termica a emisarului. -TR din schema paralel e dimensionat pentru un debit mai mic dect cel total, ceea ce reduce investitia, dar temperatura apei returnate n acest caz este mai ridicata, fapt ce mareste impactul ecologic asupra

emisarului.

4

n ambele scheme de legaturi, circuitul mixt permite ca:

sa se poata evacua puterea termica si n perioadele secetoase, cu debite mai mici de apa de ru;

sa se coboare temperatura apei la intrarea n condensator sub cea de la racirea n circuit deschis, marind randamentul termic;

sa se mentina t aval de centrala n limite admisibile ecologic, prin variatia cotei de apa preluata din ru.

SUBIECTUL 27

27. Racirea cu apa cu turnuri umede: principiu, avantaje, dezavantaje, tipuri de TR umede,

alegerea tipului de TR functie de caracteristicile centralei.

Turnurile umede sunt aparate n care apa se raceste prin evaporare si convectie . Procesul de schimb de caldura si masa ar putea aduce apa, n cazul unui turn ideal, pna la temperatura termometrului umed. Performanta unui turn de racire umed este definita prin apropierea dintre temperatura termometrului umed si cea a apei racite n turn.

n toate tipurile de turnuri umede apa circula gravitational, prin cadere libera. Pentru a mari suprafata de contact direct dintre apa si aer se pot folosi procedee bazate pe:

A) divizarea fluxului de apa n picaturi si /sau suvite stropire si /sau picurare; B) fenomene de adeziune a apei pe umpluturi diferite ca forme si materiale folosite prelingere; C) combinatii ntre stropire / picurare si prelingere.

Dupa circulatia relativa n zona de racire a aerului n raport cu apa, deosebim turnuri:

n contracurent (aerul circula vertical ascendent si apa descendent);

n curent ncrucisat (aerul circula orizontal si apa descendent).

Dupa modul n care se asigura circulatia aerului, turnurile de racire pot fi cu tiraj:

- natural, bazat pe diferenta de densitate ntre aerul cald din cosul turnului si aerul rece din exterior; - fortat, realizat cu ajutorul unor ventilatoare de aer;

- mixt la turnuri ce pot functiona iarna n tiraj natural si vara cu ventilatoare

Tirajul natural nu cere consum de energie electrica la V.A.. Intensitatea tirajului este dependenta de

marimea turnului si de conditiile climatice, fapt care:

5

A) limiteaza intensitatea schimbului de caldura si masa,

B) creste gabaritul, consumul de material si costul TR,

TR cu tiraj natural se recomanda la ncarcari n regim de baza ale sursei reci: ex. C(T)E de mare putere.

Tirajul fortat creste viteza aerului, intensifica schimbul de caldura si de masa ,reduce mult dimensiunile

si costul T.R si coboara temperatura apei racite sub cea de la tirajul natural. Principalul dezavantaj al TR

cu tiraj fortat este dat de consumul de energie electrica al V.A.

Dupa. modul amplasarii ventilatorului de aer n raport cu zona de schimb de caldura si masa deosebim

turnuri:

A) cu tiraj suflat

B) cu tiraj

Folosirea tirajului fortat se recomanda:

a) la ncarcari ale sursei reci n regim de semi baza semi vrf: ex. C.E.T. urbane cu I.T.A. de condensatie cu priza reglabila care lucreaza cu variatii mari ale puterii termice evacuate;

b) n amplasamente cu umiditate mare a aerului unde evaporarea este slaba, iar tirajul fortat poate asigura

un schimb de caldura mai intens, prin convectie.

Turnurile cu tiraj mixt permit combinarea avantajelor celor doua solutii, astfel:

A) reduc investitia ;

B) micsoreaza consumul de energie

Efectele ecologice ale turnurilor umede sunt locale si se datoreaza cresterii umiditatii aerului n panasul turnului de racire, prin evaporarea unei cote din apa racita si prin antrenare de stropi.

n comparatie cu racirea n circuit deschis, la racirea cu apa n circuit nchis cu turnuri umede: _ temperatura apei creste si randamentului termic al ciclului scade;

_ cresterile de presiune pe care trebuie sa le asigure pompele de racire sunt mai mari si consumul de

energie de pompare creste.

_ investitiile n partea rece a centralei sunt mai mari.

Totusi solutia este raspndita n amplasamente aflate departe de ruri cu debite mari, dar n care se poate

asigura cel putin apa de adaos.

6

SUBIECTUL 26

26. Racirea cu apa n circuit deschis: scheme pentru ruri de debite mari si pentru ape statatoare

a)scheme pt rauri de debite mari

n acest caz se utilizeaza un baraj care creeaza n amonte un lac de acumulare avnd nivel cvasi constant

si mai ridicat dect cel uzual al rului. Aceasta permite preluarea apei printr-o priza amplasata pe malul lacului. Pomparea apei, n schema mono treapta se poate face la preluare, sau, daca aducerea ei spre centrala se realizeaza prin canale cu nivel liber, n zona salii de masini.

Apa calda, de la iesirea din circuitul de racire, cu presiune diferita de cea atmosferica, e transportata prin

conducte nchise pna la punctul de returnare n Aici se poate valorifica suprapresiunea ntr-o micro CHE

de recuperare.

26 subiectul 26 b)scheme pt ape statatoare

Pentru un fluviu mare constructia barajului e prea costisitoare, iar lacul de acumulare poate inunda o

suprafata mare de teren. Pentru ape statatoare, constructia unui baraj nu are sens. n ambele scheme,

nivelul apei n punctul de preluare e variabil. Ca urmare:

Casa pompelor se amplaseaza pe malul apei ntr-o constructie etansa, cheson, cu punctu de aspiratie sub cel mai cobort nivel al apei.

Pompele axiale sau diagonale au ax vertical si aspiratie necata, iar motoarele lor se amplaseaza pe o cota greu inundabila.

Circulatia apei n centala are loc doar n conducte nchise, iar la returnare se poate valorifica n micro CHE doar suprapresiunea datorata pomparii apei.

La racirea cu apa de ru, sau fluviu, curgerea emisarului evita recircularea apei ncalzite. n cazul apelor

statatoare pentru a reduce recircularea apei ncalzite se pot folosi curentii maritimi din zona si/sau

forma coastei.

Cnd aceste metode nu sunt suficiente se construiesc lucrari hidrotehnice: diguri. mbunatatirea

amestecului apei calde cu cea din mare (lac, ocean) poate sa ceara deplasarea punctului de returnare spre

zonele de ape adnci . Solutia este folosita pe plan mondial pentru C.T.E. si C.N.E. racite cu apa de mare

sau ocean.

Un avantaj suplimentar pentru C.T.E., este acela ca, daca emisarul este navigabil, se poate face

transportul naval

7

SUBIECTUL 25

25 Racirea cu apa n circuit deschis: principii, avantaje, dezavantaje, cazul D ru>D necesar CTE si

comparabile ntre ele

Preluarea apei de racire direct dintr-un emisar ofera avantaje, deoarece: _ temperatura apei la intrarea n condensator este mai redusa dect a celei de la turnurile de racire, aceasta

permite coborrea presiunii de condensare si cresterea randamentului termic al ciclului;

_ pierderile de presiune a apei de racire sunt mici si consumul de energie de pompare este redus.

_ schema de pompare este cu o singura treapta;

_ investitiile n partea rece a centralei sunt mai mici dect la schemele care necesita turnuri.

Principalele restrictii sunt cele hidrologice (lipsa resurselor de apa) si ecologice (poluarea termica a

emisarului).

Schemele circuitelor deschise de racire se adapteaza, n principal, tipului emisarului din care se face preluarea apei reci, respectiv n care se returneaza apa ncalzita.

Chiar cnd restrictia hidrologica D apa ru>D racire C.T.E, este satisfacuta, utilizarea racirii n circuit

deschis este limitata de impactului ei ecologic, prin ncalzirea emisarului. Curgerea apei din emisar

permite evitarea recircularii apei ncalzite, prin returnarea apei calde n aval de preluare.

SUBIECTUL 24

24. Instalatii de racire: generalitati, raciri tehnologice si raciri termodinamice.

La C.T.E., C.E.T. si C.N.E., caldura care nu se transforma n L mecanic trebuie evacuata n mediul

ambiant. Disiparea n mediu a caldurii deseu se poate realiza prin:

Evacuare directa a gazelor de ardere fierbinti, n mediul ambiant (la ITG si MP).

Racire cu apa ( la condensatoarele I.T.A.).

Racire directa sau indirecta cu aer.

Dupa scop, nivel termic si pretentiile de calitate a mediului de racire, avem raciri:

Tehnologice, care urmaresc mentinerea temperaturii unor piese, componente sau fluide la un nivelul termic cerut de buna functionare a instalatiilor. Variatia temperaturilor de lucru n domeniul admis nu

afecteaza performantele energetice, dar iesirea temperaturii n afara lui scurteaza durata de viata a

echipamentelor.

Unele raciri tehnologice pot avea cerinte severe de calitate a mediului de racire sau de continuitate n

functionare. n aceste cazuri se folosesc circuite nchise cu fluid caloportor tratat (apa dedurizata sau

demineralizata, antigel, .), fluidul caloportor fiind apoi racit cu apa netratata, mai putin tratata, sau cu aer.

Exemple de raciri tehnologice: racirea uleiului de ungere si reglare, a generatoarelor electrice, a blocului

motor (la M.P.), a morilor de carbune, a ventilatoarelor de gaze.

8

Termodinamice, cu rol de sursa rece si/sau efecte asupra performantelor ciclului de conversie. O racire termodinamica mai eficienta permite coborrea temperaturii medii inferioare si cresterea randamentului termic. Exemple: racirea condensatorului la I.T.A., racirea intermediara la supraalimentarea

turbointercooler a M.P. sau la unele I.T.G. s. a.. Cnd debitele necesare sunt mari se foloseste un agent de racire netratat sau foarte slab tratat (apa de ru,

).

Agentul de racire poate fi aer sau apa. Principalele avantaje tehnice ale folosirii apei ca agent de racire

sunt:

_ Apa este ieftina, netoxica, nepoluanta, putin coroziva, usor de manipulat si de stocat

_ Caldura specifica masica a apei este mare, fapt ce reduce debitul masic necesar, iar densitatea mai mare

ca a aerului duce la debite volumetrice mici si consumuri mici de energie de pompare.

_ Vscozitatea redusa a apei micsoreaza pierderile de presiune la curgere

_ Conductivitatea termica mare a apei permite realizarea unor coeficienti buni de schimb de caldura

Principalele limitari ale racirii umede, cu apa, sunt de natura:

hidrologica

ecologica

economica Dupa modul de circulatie a apei, deosebim raciri umede:

a) n circuit deschis (cu apa preluata dintr-o sursa naturala si returnata apoi la aceasta sursa);

b) n circuit nchis, cu turnuri umede;

c) n circuit mixt (combinatie ntre cele doua metode ).

SUBIECTUL 23

23. Optimizare cicluri si scheme termice C.E.T. preponderent urbane, cu I.T.A..

C.E.T. urbane trebuie sa acopere o curba de consum cu diferente sezoniere mari si durata scazuta de

utilizare a puterii de vrf.

n sezonul cald livrarile de caldura trebuie sa acopere consumul pentru prepararea apei calde sanitare si

menajere. Nivelul termic este cobort si constant, variatiile de consum sunt mici, dar necesarul de caldura

este mult mai redus dect n sezonul rece.

9

_ Iarna apare consumul de ncalzire. Necesarul de caldura creste apreciabil, variatiile de consum asociate

conditiilor climatice sunt mari iar nivelul termic solicitat este mai ridicat si variabil n functie de marimea

cererii.

Agentul termic de transport este Apa Fierbinte, AF, n circuit practic nchis. n afara acestuia se mai

utilizeaza la distributie apa calda sanitara si menajera (n circuit deschis) si un circuit nchis de ncalzire

cu apa calda. Parametrii de livrare a AF la gardul C.E.T. depind de marimea consumului si pot varia n

functie de sezon.

Datorita variatiilor cererii de caldura, ca flux si ca nivel termic, reglajul P termice livrate se face prin

variatia:

_ debitului de agent termic n circuit reglaj cantitativ;

_ ecartului de temperatura ntre retur si tur, reglaj calitativ.

Pentru a asigura continuitatea n alimentare a consumatorilor termici, C.E.T. urbane folosesc:

_ Scheme cu bare de colectoare pe partea de AF. Aceasta permite fragmentarea ncalzirii AF pe trepte de

temperatura si conectarea ntre ele a unor sisteme de ncalzire diferite.

_ Cazane de Apa Fierbinte, CAF, ca surse de rezerva si vrf. Acestea produc caldura n regim de

CT..

Pe partea rece a ciclurilor C.E.T. urbane degradarile exergetice apar la transferul de caldura de la agentul

motor spre cel caloportor.

SUBIECTUL 22

22. Optimizare cicluri si scheme termice C.E.T. preponderent industriale, cu I.T.A..

C.E.T. industriale (sau preponderent industriale) trebuie sa acopere o curba de consum termic relativ

aplatizata, cu diferente sezoniere mici si durata ridicata de utilizare a puterii de vrf .Aceasta conduce la

interesul pentru utilizarea T.A. de contrapresiune, eventual cu prize reglabile.

Nivelul termic de livrare este constant n cursul anului, iar agentul termic este aburul extras din turbina la

prize reglabile sau evacuat la contrapresiunea acestora. Reglajul P termice se face exclusiv cantitativ, prin

modificarea debitului de abur. Cea mai mare parte din caldura aburului (cea latenta) se cedeaza prin

condensare.

10

C.E.T. industriale folosesc generatoare de abur viu cu circulatie multipla n vaporizator si punct fix de

vaporizare la tambur. Acestea au urmatoarele avantaje:

Au inertie termica mare, fapt care permite un raspuns rapid la variatia debitului de abur consumat.

Sunt mai putin pretentioase d.p.d.v. al calitatii apei permitnd mentinerea salinitatii prin purjare

Pentru a asigura continuitatea n alimentare a consumatorilor termici, C.E.T. industriale folosesc

scheme cu bare colectoare pe partea de abur.

Generatoare de abur de rezerva si vrf. Acestea pot produce abur de I.P. sau direct abur la parametri

pentru consum

Instalatii de Reducere (a presiunii) si Racire a aburului (prin injectie de apa), IRR, care pot descarca excesul de abur de pe o bara de presiune superioara pe una de presiune inferioara.

Pe partea de sursa rece a ciclurilor C.E.T. industriale degradarile exergetice apar n sistemul de transport si distributie a aburului. Apropierea de necesarul la consum a procesului de la sursa rece cere:

- Destinderea aburului n T.A. pna la presiuni ct mai apropiate de cele la consum

- O data fixat numarul de bare se poate actiona n reteaua de transport si distributie a aburului pentru

11

reducerea pierderilor de presiune si temperatura pe traseu.

Subiectul 18

Reducerea efectelor apei din abur asupra V intern si a cheltuielilor de mentenanta ale T.A. cu abur saturat

cere scaderea umiditatii aburului n T.A.. Cea mai folosita cale este fragmentarea destinderii, cu

introducerea, cel putin, a unui Separator de umiditate Extern SE . Umiditatea separata (si, implicit caldura acesteia) se recupereaza n circuitul de prencalzire regenerativa. La retinerea fazei lichide n SE

participa forte mecanice:

a) inertiale

b) moleculare

c) gravitationale

12

Subiectul 19

Sursele reci ale C.E. cu I.T.A. sunt:

A) la C.T.E - mediul ambiant;

B) la C.E.T-consumatorul(ii) termic(i)

Indiferent de tipul de ciclu cu abur, coborrea temperaturii la sursa rece, cu aceiasi parametri la sursa

calda, are urmatoarele efecte pozitive:

1)reduce Tmi (la C.T.E. cu I.T.A. cu condensare izobar-izoterma Tmi C.T.E.=T condensare);

2) majoreaza suprafata utila aciclului, deci productia de lucru mecanic si

3) reduce Q2 evacuata spre sursa rece.

Efectele generale ale coborrii T sursa rece, asupra celor doua tipuri de cicluri sunt diferite:

- Pentru C.T.E.: reducerea pierderilor de caldura spre mediul ambiant si cresterea randamentului de

conversie a energiei primare n electricitate.

-Pentru C.E.T.: majorarea cotei productiei de energie ordonata si a indicelui de termoficare.

n cazul I.T.A. de condensatie apar urmatoarele dezavantaje si limitari: D) cresterea umiditatii aburului

evacuat si a efectelor negative asociate ei; E) marirea volumului specific al aburului uzat, a debitelor volumetrice si a sectiunii de evacuare din turbina; F) functionarea partii reci la presiuni sub-atmosferice;

aceasta cere etanseitati sporite si prevederea unor instalatii de creare a vidului (la pornire) si mentinere a

sa (n functionare); G) necesitatea majorarii investitiei n instalatiile si echipamentele din partea rece.

n cazul C.E.T. cu I.T.A., la care sursa rece este consumatorul termic, presiunea si temperatura pna la

care se poate destinde aburul n turbina sunt limitate de nivelul termic la care trebuie sa se livreze caldura

evacuata din ciclu.

Din acest punct de vedere deosebim doua situatii:

_ C.E.T. industriale livreaza direct abur pentru consumatori tehnologici, la presiuni supra-atmosferice. . Dezavantajul este ca procesul de la sursa rece nu mai este izoterm. Degradarile exergetice n zona rece a

ciclurilor C.E.T. industriale sunt datorate sistemului de transport si distributie a aburului. Apropierea procesului de la sursa rece a ciclului motor de necesarul la consum cere reducerea pierderilor de presiune

si temperatura pe traseu.

_ C.E.T. urbane alimenteaza consumatori de ncalzire si apa calda de consum, prin intermediul agentului termic apa fierbinte. Aburul de presiune comparabila cu cea atmosferica cedeaza caldura agentului termic n schimbatoare de caldura prin suprafata . Principala sursa a degradarilor exergetice la

C.E.T. urbane n zona rece a ciclului este transferul de caldura de la agentul motor spre cel caloportor. Apropierea procesului de la sursa rece a ciclului motor de necesarul pentru sistemul de transport si

distributie a caldurii impune reducerea diferentelor de temperatura, inclusiv aplicarea ncalzirii n trepte a

agentului caloportor.

13

SUBIECTUL 11

11. Indicatori termodinamici cantitativi (< global) si calitativi (y termoficare) la C.E.T. cu I.T.A. de

contrapresiune

A) randamentul global

Puterea electrica bruta: Pel brut C.E.T. = Pt c*cazan*conducte*(1- Tmi

C.E.T./Tms)*mec*gen

Puterea termica bruta: Pt bruta C.E.T. = Pt c*cazan*conducte*[1-(1-t CET)]

Randamentul global brut: gl brut = (Pel brut C.E.T. + Pt bruta C.E.T.) / Pt c

gl C.E.T. = cazan*conducte*[mec*gen + (1-.mec*gen)* Tmi C.E.T./Tms]

Deoarece produsul mec*gen este apropiat de unitate, se observa ca randamentul global este usor mai

mic dect cel al unei Centrale Termice (C.T.), care ar produce numai caldura gl C.T. =

cazan*conducte. Pe de alta parte randamentul global maxim ar putea deveni egal cu cel al unei C.T., daca Tmi C.E.T.=Tms, respectiv n cazul n care nu sar produce electricitate. Cum energia electrica are

grad superior de ordonare, valoare mai mare de ntrebuintare si pret mai ridicat, rezulta ca randamentul

global al C.E.T. cu I.T.A. de contrapresiune nu este un indicator caracteristic din punct de vedere

energetic si economic

B) indicele de termoficare

Pentru caracterizarea calitativa, folosim indicele de structura a energiei utile brute ystr = Pel bruta/Pt

bruta, denumit n acest caz indice de termoficare.

ystr C.E.T. I.T.A. = ((Tms/ Tmi C.E.T.)-1)*mec*gen

Cresterea indicelui de termoficare al C.E.T. cu I.T.A. se poate realize :

-la sursa calda, pentru marirea Tms, folosind aceleasi masuri care conduc la cresterea randamentului -

termic al ciclului C.T.E. cu I.T.A. de condensatie;

-la sursa rece, prin apropierea Tmi C.E.T. de valoarea necesara consumatorului. Aceasta impune

reducerea

pierderilor si degradarilor la transferul de caldura, transportul si distributia caldurii.

SUBIECTUL 9

9. C.T.E. cu I.T.A. ca unitati de semi baza semi vrf. Evolutia n timp a ncadrarii C.T.E. n curba

de sarcina

n sistemele energetice cu grad de hidraulicitate redus acoperirea zonei de vrf semi vrf se face din C.T.E. care permit porniri rapide si viteze mari de variatie a sarcinii, ca C.T.G. sau C.T.E. M.P. n mod uzual C.T.E. cu I.T.A. sunt, dupa modul de ncadrare n curba de sarcina, unitati de baza.

14

Ele pot deveni, totusi, competitive n zona de semi baza, nu cu porniri-opriri zilnice, dar cu descarcari

pna la minimum tehnic pe perioada golurilor si eventual porniri-opriri saptamnale (n weekend).

Folosirea n zona semi baza a C.T.E. cu I.T.A. se aplica n una din urmatoarele situatii:

la C.T.E. cu I.T.A. noi, proiectate pentru acest scop;

la C.T.E. cu I.T.A. existente, care si modifica modul de ncadrare n curba de sarcina ca urmare a aparitiei n SEN n cursul vietii acestora a unor unitati noi, cu performante tehnice si economice mai bune.

C.T.E. cu I.T.A. noi, dedicate zonei semi baza semi vrf se realizeaza astfel nct, din punct de vedere economic, sa se poata reduce investitia specifica, acceptnd un sacrificiu de randament si, eventual, un combustibil mai scump.

Aceasta poate presupune:

solutii tehnice care sa reduca inertia termica si sa scurteze pornirea, spre exemplu:

coborrea parametrilor aburului viu pentru a folosi materiale mai ieftine la sursa calda;

cresterea diametrului treptelor de turbina, n vederea maririi destinderii pe treapta

cresterea temperaturii si presiunii la condensator, pentru a reduce sectiunea de evacuare din turbina, suprafata de schimb de caldura la condensator, investitia n circuitul de racire,

scaderea numarului de corpuri si fluxuri ale turbinei.

Din punct de vedere tehnico-economic:

- I.T.A. proiectate pentru regimuri de baza semi baza sunt dimensionate astfel nct sa realizeze randamentul maxim n zona de sarcini apropiate de nominala, .

-I.T.A. proiectate pentru semi baza semi vrf sunt dimensionate astfel nct sa realizeze randamentul maxim n zona de functionare curenta,

ncadrarea n curba de sarcina a CTE existente se poate modifica pe parcursul vietii lor, n functie de evolutia pretului energiei primare si de performantele tehnico economice ale noilor centrale din S.E.N

SUBIECTU 8

8. C.T.E. noi de baza si vrf: elemente tehnico-economice; variatia costului electricitatii cu

utilizare a capacitatii

Participatia diferitelor cheltuieli n costul electricitatii depinde de:

_ investitia specifica, pe unitatea de putere neta

_ marimea relativa a celorlalte cheltuieli fixe si variabile (factor cu efect redus);

_ durata de utilizare a puterii instalate,

_ costul energiei primare (combustibilul)

_ randamentul de conversie a energiei primare n electricitate;

Din punct de vedere al corelarii performantelor tehnice cu cele economice:

- C.T.G. si C.T.E. - M.P. cu porniri rapide si viteze mari de variatie a sarcinii, pot fi ncadrate n curba de

sarcina n vrf - semi vrf. Ele au investitii specifice mici, fapt ce reduce componenta cheltuielilor fixe,

dar utilizeaza combustibili scumpi, fapt ce majoreaza componenta cheltuielilor variabile.

- C.T.E. cu I.T.A. au inertie mare, porniri lente si viteze reduse de variatie a sarcinii si pot lucra doar ca

surse de baza sau semi baza. Au investitii specifice ridicate, ceea ce majoreaza componenta cheltuielilor fixe, dar pot utiliza combustibili ieftini, reducnd astfel componenta cheltuielilor variabile.

Pe de alta parte, din cele doua componente ale cheltuielilor C.T.E. n costul electricitatii:

15

- Componenta cheltuielilor variabile e fixata prin proiect, la alegerea combustibilului si a solutiei tehnice,

deci a randamentului de conversie.

-Componenta cheltuielilor fixe are variatii mari cu durata de utilizare a capacitatii instalate, u, dupa o

lege de tipul 1/u.

Rezulta ca pe un domeniu larg de variatie a u: _ C.T.G. si C.T.E. - M.P. pot valorifica n vrf - semi vrf avantajul investitiei specifice mici.

_ C.T.E. cu I.T.A. pot valorifica n baza sau semi baza avantajul combustibilului ieftin.

Considernd o variatie a u, de la 1 800 h/an (C.T.E. de vrf), la 7 200 h/an (C.T.E. de baza), componenta

cheltuielilor fixe va creste, n fiecare caz, de 4 ori la scaderea u. Curbele de variatie a costului unitar al

electricitatii functie de u se vor intersecta pe acest domeniu. La u mici va fi mai ieftina electricitatea produsa de C.T.G. si C.T.E.

SUBIECTUL 7

7. Componenta Ch fixe n costul unitar al electricitatii, I specifica n C.E.; cazul celor cu pe

conversia termodinamica

Componenta cheltuielilor fixe :

Ca urmare, componenta cheltuielilor fixe n costul unitar al electricitatii este variabila n functie de

productie, scaznd la marirea duratei de utilizare a puterii instalate.

Pentru o putere unitara data, investitia specifica depinde de energia primara utilizata si de caracteristicile

filierei de conversie a acesteia n electricitate. n general, aceasta creste cnd:

forma de energie primara este dispersa sau saraca

filiera de conversie a energiei are componente scumpe

randamentul de conversie este redus (pentru aceeasi P electrica, creste P intrata).

16

SUBIECTUL 6

6. Componenta Ch variabile n costul unitar al electricitatii produse de C.T.E.. Influenta costului W

primare si a conversie

Componenta cheltuielilor variabile:

Ca urmare, componenta cheltuielilor variabile ale CTE n costul unitar al electricitatii e aproape fixa.

Ea e proportionala cu costul energiei primare si invers proportionala cu randamentul net mediu anual al

centralei. Pentru minimizarea acestei componente trebuie sa se utilizeze combustibili ct mai ieftini, si sa

se realizeze randamente de conversie ct mai ridicate.

SUBIECTUL 5

5. Tipuri de cheltuieli la producerea electricitatii. Costul unitar operational si costul unitar total al

electricitatii

Cheltuielile (costurile) centralelor electrice se pot clasifica dupa diferite criterii.

Criteriul A, dupa scop si momentul cnd se realizeaza respectivele cheltuieli:

A1) costuri de exploatare (sau operationale ) legate exclusiv de activitatile de productie.

A2) cheltuieli financiare si exceptionale, care nu au legatura directa cu activitatile de productie.

Criteriul B, dupa modul de variatie a cheltuielilor cu productia:

B1) Cheltuieli Fixe, ce nu variaza cu productia;

B2) Cheltuieli Variabile, direct proportionale cu marimea productiei.

Cele doua criterii nu sunt independente. Astfel:

- Pentru orice tip de centrala, cele mai importante costuri fixe sunt cheltuielile financiare asociate

investitiei de capital .

-Pentru o centrala cu ciclu termodinamic, cele mai importante costuri variabile sunt cele operationale

associate achizitionarii energiei primare, respectiv combustibilului.

Raportnd suma cheltuielilor anuale operationale (Ch an operat, n ) la productia neta (W el neta, n MWhe) rezulta costul operational unitar al electricitatii, Cu Op E, exprimat n /MWhe:

17

Acest cost este mic la centralele cu cheltuieli operationale reduse, ca de exemplu C.H.E. si C.N.E., la care

cheltuielile cu energia primara au ponderi mici. Vnzarea electricitatii spre transportator la un pret usor

superior costului unitar operational asigura un profit operational, dar nu permite recuperarea cheltuielilor

financiare asociate returnarii investitiei electricitatii.

Costul unitar total al electricitatii, CU E, exprimat n /MWhe, care se defineste ca un raport

ntre suma cheltuielilor anuale totale (Ch anuale, n ) si productia neta:

SUBIECTUL 4

4. Analiza comparativa a I.T.A., I.T.G. si M.P.E. dupa 6) modul de adaptare la cogenerare (C.E.T.)

si 7) gabaritul instalatiei, duratele de pornire / vitezele de ncarcare.

A) Modul de adaptare la cogenerare

La I.T.A. cogenerarea n contrapresiune se face utiliznd consumatorul termic drept sursa rece; ea

necesita ntreruperea destinderii aburului n turbina la un nivel de presiune acoperitor n raport cu

cerintele consumului de caldura.

Ca urmare productia de lucru mecanic raportata la kilogramul de fluid sau la cantitatea de caldura intrata

n ciclu se reduce cnd nivelul termic al caldurii livrate creste. Randamentul global este mare, apropiat de

cel al unei C.T. cu C.A.I. sau C.A.F., dar cogenerarea este rigida, eficienta producerii electricitatii fiind conditionata de existenta consumului termic.

La M.P.E. si I.T.G. cogenerarea este recuperativa. La I.T.G. o mare parte din caldura evacuata n

atmosfera cu gazele de ardere se poate recupera la nivel termic ridicat. La M.P. se poate recupera caldura

g.a. (la nivel ridicat) si cea din agentul ce asigura racirea tehnologica a motorului.

Randamentul global maxim al instalatiei de cogenerare, realizat la recuperarea maxima a caldurii este

comparabil cu cel de la I.T.A. cu contrapresiune, iar cota din energia primara ce se transforma n

electricitate este mai mare.

B) Gabaritele instalatiei,duratele de pornire,viteze de incarcare

I.T.A. au gabarite si consumuri mari de material investitii specifice ridicate si inertie mare. Ele necesita

durate de ncalzire la pornire de ordinul orelor. Consumul de energie la pornire este ridicat, dar cea mai

mare parte (caldura) nu provine din SEN. Consumul de durata de viata la porniri accelerate este mare.

Dupa cuplarea la retea, viteza de variatie a ncarcarii este limitata. Aceste caracteristici determina

folosirea ca centrale de baza sau semi baza.

I.T.G. si M.P.E. sunt compacte, au consumuri mici de material, investitii specifice mici si inertie redusa.

Ele necesita durate de incalzire la pornire de ordinul minutelor, cel mult al zecilor de minute. Consumul

de durata de viata si de energie la pornire este mic, dar ambele necesita la pornire Lmecanic de antrenare.

Viteza de variatie a ncarcarii poate fi mare. Acestea permit folosirea ca centrale de semi vrf, vrf si

rezerva - siguranta.

18

SUBIECTUL 3

3. Analiza comparativa a I.T.A., I.T.G. si M.P.E. pentru C.T.E. (producere exclusiva de

electricitate), dupa: 5) modul

de evacuare a caldurii la sursa rece si influenta parametrilor externi asupra performantelor.

A) Modul de evacuare a caldurii de la sursa rece si influenta parametrilor externi asupra

performantelor

La I.T.A. agentul motor lucreaza n circuit nchis. Sursa rece (condensatorul) functioneaza sub vid si

necesita debite mari de agent de racire (termodinamica). Aceasta conduce la coborrea Tmi catre valori

apropiate de cea a mediului ambiant si permite realizarea unor randamente termice bune fara a creste mult

temperatura n zona calda a ciclului, dar poate sa conditioneze amplasarea centralei de condensatie.

Principalul parametru extern pe partea rece este temperatura apei de racire, care determina variatia temperaturii si presiunii de condensare. Scaderea tc si pc conduce la coborrea Tmi si cresterea

randamentului termic, dar si la marirea volumului specific al aburului evacuat

si a sectiunii de iesire scumpind turbina si marind pierderile de energie cinetica reziduala

La M.P.E. si I.T.G. nchiderea ciclului termodinamic se face prin atmosfera (ambele aspira aer rece si

evacueaza gaze de ardere fierbinti). Necesarul de apa de racire este redus la cerintele tehnologice, iar

restrictiile de amplasament sunt mai mici. Tmi a ciclului este ridicata, fiind putin influentata de parametrii

apei de racire si mai mult de parametrii aerului si de caracteristicile instalatiei.

n ciuda Tms ridicate randamentul de conversie n lucru mechanic este limitat. Parametrii externi cu

influente pe partea rece sunt presiunea si temperatura aerului. Ambele modifica densitatea agentului si

debitul masic aspirat.

SUBIECTUL 2

2. Comparatia I.T.A., I.T.G. si M.P. pt. C.T.E., dupa: 3) tip masini mecano energetice si 4) curgerea

fluidului

A) Tip masini mecano energetic

I.T.A. si I.T.G. utilizeaza masini mecanoenergetice de compresie (pompe, compresoare) si destindere

(turbine) de tip rotativ. Ele functioneaza fara socuri si cu vibratii mici. Fortele inertiale (centrifugale)

solicita piesele mobile ntrun singur sens, la ntindere, fapt ce reduce oboseala materialului. Turatiile de

lucru pot fi mari, fiind limitate, n principal, de forta centrifuga. Punctele de frecare sunt putine (doar n

lagare) si pot fi bine controlate si unse. Ponderea frecarilor mecanice este mica si randamentele mecanice

sunt bune. Uzura prin frecare este redusa, iar degradarea uleiului este mica. Nu este necesara completarea

cu ulei si schimbarea uleiului se face rar. Rezulta caracteristici bune de fiabilitate, disponibilitate si

mentenabilitate.

M.P.E. folosesc aceeasi masina mecano - energetica, cu piston att pentru compresie, ct si pentru

destindere.

M.P. functioneaza cu socuri si vibratii mari, datorita schimbarii sensului de miscare a principalei piese

mobile (pistonul). Fortele inertiale solicita ciclic numeroase piese la ntindere si compresie, aceasta

mareste oboseala mecanica a materialelor. Turatiile de lucru sunt limitate att mecanic ct si

19

termodinamic (viteza de ardere). Punctele de frecare sunt numeroase si dificil de controlat (cilindru -

piston - bolt biela - arbore cotit - maneton). Randamentele mecanice sunt reduse si uzura prin frecare accentuata. Degradarea mecanica si termica a

uleiului este mare, exista consum de ulei ce se compenseaza prin completare. Schimbarea uleiului se face

la intervale scurte.

Caracteristicile de fiabilitate, disponibilitate si mentenabilitate sunt inferioare celor de la I.T.A. si I.T.G.

B) Curgerea fluidului

La I.T.A. si I.T.G. curgerea este continua. Debitele masice si volumetrice mari favorizeaza cresterea

puterii unitare. Transformarea ciclica se realizeaza prin faptul ca fluidul parcurge, pe rnd, diferite

instalatii, care se pot optimiza separat. La I.T.A., aceste instalatii pot fi produse pe componente si sunt

asamblate la centrala.

Pentru I.T.G. mici si medii gradul de pre asamblare este mare.

La M.P.E. aceeasi masina mecano - energetica, cu piston, serveste pe rnd la compresie si la destindere.

Arderea are loc n interiorul spatiului delimitat de camasa cilindrului, piston si capacul chiulasei. Ca

urmare, gabaritul instalatiei este mic si gradul de tipizare este mare. M.P.E. au grad mare de pre

asamblare. Pe de alta parte curgerea este discontinua, debitele de agent sunt limitate si puterile unitare

realizabile sunt mai mici.

SUBIECTUL 1

1. Comparatia I.T.A., I.T.G. si M.P. pt. C.T.E., dupa: 1) preluarea caldurii de la sursa calda si 2)

agentul de lucru.

A) Preluarea caldurii de la sursa calda

I.T.A. utilizeaza arderea externa. Agentul motor (de lucru) nu e n contact direct cu sursa de caldura. Aceasta permite folosirea multor tipuri de surse calde (combustibil inferior sau nuclear, caldura solara,

geotermala, etc.).

Arderea atmosferica a combustibililor reduce ncarcarea specifica si mareste volumul focarului.

Transferul de caldura de la sursa la agentul motor are loc printr-o suprafata, care mareste consumul de

metal si impune folosirea n zona fierbinte a ciclului a unor materiale speciale, care sa reziste la o

temperatura mai ridicata dect cea mai mare temperatura a agentului motor. Aceasta limiteaza

posibilitatile de crestere a temperaturii medii superioare Tms.

I.T.G. si M.P.E. folosesc arderea interna, sub presiune. Agentul motor este cel care ntretine arderea (aer), respectiv cel care rezulta n urma acesteia (gaze de ardere). Pentru limitarea eroziunii si coroziunii

combustibilul folosit trebuie sa fie curat (fara cenusa, Sulf, Vanadiu, metale alcaline, Ca Na, K, .), care impune arderea de combustibil gazos si / sau combustibil lichid tratat, marind cheltuielile operationale.

Arderea sub presiune n interiorul agentului de lucru mareste ncarcarea specifica si elimina necesitatea

transferului de caldura prin suprafata.

Aceasta reduce consumul de metal, volumul si costul instalatiilor. n zona fierbinte a ciclului materialele

pot fi racite la temperaturi mai mici dect cele ale agentului motor, fapt ce permite cresterea Tms.

B) Agentul de lucru

I.T.A. energetice utilizeaza apa-abur, fluid ieftin, nepoluant, stabil chimic, usor de transportat si depozitat.

Setul de transformari (2 izobare si 2 adiabate) cere schimbarea starii de agregare n ciclu (vaporizare la

sursa calda si condensare la cea rece). Compresia are loc n stare lichida la densitati mari si debite

volumetrice mici; aceasta reduce lucrul mecanic de compresie n raport cu cel de destindere si mareste

20

lucrul mecanic net pe kilogram. Agentul motor are caldura specifica mare si caldura latenta de vaporizare

mare. Cantitatile de caldura si de lucru mecanic pe kilogramul de agent sunt mari, fapt ce avantajeaza

unitatile de puteri mari.

I.T.G. si M.P.E. folosesc aer-gaze de ardere, fara schimbarea starii de agregare. Compresia aerului la

densitati mici si volume mari necesita un lucru mecanic ce poate atinge circa 50 % din cel de destindere;

aceasta reduce lucrul mecanic net pe kilogram.

Caldura specifica a aerului / gazelor de ardere este de circa patru ori mai mica dect a apei, respectiv de

circa 2,5 ori mai mica dect a aburului. Agentul motor schimba doar caldura sensibila, iar cantitatile de

caldura si de lucru mecanic pe kilogramul de agent sunt mai mici. Aceasta limiteaza posibilitatile de

crestere a puterii unitare.

SUBIECTUL 10

10.Comparatia fluxurilor energetice pt CTE cu ITA de condensatie si CTE cu ITA de

contrapresiune

A) Fluxuri energetice pentru CTE cu ITA de condensatie

Rezulta randamentele pe grupe de transformari:

brut, la bornele generatorului: brut C.T.E.-T.A.=Pbg/Pt c=cz*cnd*termic*mec*gen

net, la bornele centralei: net C.T.E.-T.A.=Pel net IT/Pt c=cz*cnd*termic*mec*gen*SP*trafo

Se observa ca pentru un sir de transformari simple nseriate, de tipul celor de mai sus, pentru care energia utila iesita din transformarea n-1 devine energie intrata n transformarea n, randamentul sirului de transformari este egal cu produsul randamentelor individuale. Ca urmare, acesta este mai mic dect cel mai mic dintre randamentele

individuale, respectiv dect randamentul termic.

Cresterea randamentului termic se poate realiza prin:

_ Coborrea Tmi, prin reducerea temperaturii si presiunii de condensare;

_ Cresterea Tms, prin a) ridicarea presiunii aburului viu si a temperaturii de vaporizare; b) cresterea temperaturii

aburului viu peste cea de saturatie, la ciclul Hirn; c) prencalzirea regenerativa a apei de alimentare si d)

suprancalzirea intermediara (s..i.), eventual repetata.

n practica, metodele de mai sus se aplica simultan si corelat.

21

B) Fluxuri energetice pentru CTE cu ITA de contrapresiune

Daca se ntrerupe destinderea aburului la un nivel de presiune acoperitor n raport cu cererea consumatorului termic,

folosind apoi caldura aburului evacuat pentru consum termic direct (la consumatori tehnologici, folosind drept agent

caloportor aburul) sau indirect (la consumatorii urbani, prin intermediul unui schimbator de caldura abur / apa fierbinte sau apa calda), caldura evacuata din ciclu este energie utila, iar turbina devine una de contrapresiune.

Productia de electricitate se realizeaza exclusiv n cogenerare (folosind drept sursa rece consumatorul termic).

Pe partea de energie utila analiza s-a oprit n acest caz la cantitatile brute, fara a mai tine seama de consumurile energetice proprii tehnologice.

Principalul dezavantaj tehnic al C.E.T. cu I.T.A. de contrapresiune este acela ca introduce o legatura rigida ntre

existenta consumului termic si posibilitatea producerii eficiente a electricitatii.

Pentru cazul cnd n aceeasi zona se afla doi consumatori termici de nivele diferite, din care cel putin unul are

variatii mici ale necesarului de caldura, se pot utiliza turbine cu contrapresiune (la nivelul termic mai scazut) si priza

reglabila (la presiunea superioara) .