lu.se

Kraftverksteknik

Lunds Tekniska Högskola

Denna sida på svenska This page in English

Ång- och gasturbinteknik, 7,5 hp

 

OBS! Vi kommer att tillämpa flexibel antagning till denna kurs - Termodynamik och Strömningslära (M eller motsvarande) är minimumkravet och helst Kraftverksteknik.

Kursen ges under läsperiod 4

Ni har tillgång till IPSE-rummet på våning 2.5 (Sibirien) och salar enligt schema

Kursägare: Magnus Genrup, Energivetenskaper

Lärare:

Magnus Genrup 046 222 9277 (föreläsningar)

Marcus Thern 046 222 4112 (seminarie- och övningsledare)

Vi finns på våning 4 i M-huset (vid helikoptermotorn)

Bakgrund

Gasturbinen är framtidens motor för el-generering och farkostframdrivning. Utvecklingen av gasturbintekniken driver fram forskningen inom andra teknikområden så som materialteknik, strömningsteknik, värmeöverföring etc. En viktig drivkraft för utvecklingen av gasturbinen är de successivt ökande kraven på lägre emissioner av skadliga ämnen. Gasturbinen är en energiomvandlare med hög verkningsgrad, låg vikt och möjligheter till låga utsläpp. Gasturbiner finns i storlekar från några kW till hundratals MW. De används som stationära kraftgenererande anläggningar och för framdrivning av flygplan och båtar. Gasturbinen är flexibel och kan modifieras för skiftande förutsättningar, t.ex. anpassas för olika bränslen som t ex förnybar biogas

Gasturbinen började på allvar konkurrera med andra motorer så sent som vid mitten av 1950-talet. Utvecklingen har sedan gått snabbt med ständig förbättring av verkningsgrad och effekttäthet. Den främsta förutsättningen för denna utveckling är möjligheten att nå allt högre turbin­inloppstemperatur. De senaste 40 åren har turbininloppstemperaturen ökat med ca 13 grader per år. Förväntad utveckling av skovelkylningsteknik och materialteknik indikerar att denna trend kommer att fortsätta.

Med fortsatt utveckling av gasturbinteknologin inklusive systemmässiga modifieringar bör man inom 5-10 år nå verkningsgrader kring 65% för stora stationära anläggningar (idag kring 61%).

Bränslebaserad elproduktion ökar i betydelse. Kolbaserad elproduktion är fortsatt stark internationellt medan naturgasbaserad ökar allt mer. Cogeneration d.v.s. samtidig produktion av el och värme blir allt viktigare för att maximalt utnyttja den tillgängliga energin. Småskalighet ökar också i betydelse för att minska sårbarheten och underlätta omställning och utveckling av energisystemet. Kravet på lägre emissioner är välkänt. Användning av biobränslen för att minska koldioxidutsläppen kan få stor betydelse där det lokalt finns stora förekomster som i Sverige.

Gasturbinen lämpar sig väl som energikälla på denna nya marknad. Marknaden för gasturbiner växer både för el-generering och för mekanisk drivning. Gasturbiner dominerar framdrivning av flygplan och väntas få ökad användning i båtar och markfordon. Den höga verkningsgraden gör gasturbinen kostnadseffektiv och miljövänlig. En ökad användning av gasturbiner kommer därför att leda till förbättrad miljö och mindre bränsleförbrukning. Gasturbinbaseade anläggningar kommer också att vara en förutsättning för fortsatt utbyggnad av "flyktig" förnyelsebar elproduktion som vind och sol. Anledningen är att en gasturbin kan startas inom 10 minuter och kombianläggningen inom 30 minuter.

Ångcykler med varierande utformning och uppbyggnad har försätt moderna industrisamhällen med elkraft under flera decennier. Sedan början av 1900-talet har ångturbinen som omvandlar den termiska och kinetiska energin till mekanisk axeleffekt stått i fokus för intensiv forskning och utveckling. Idag finns det högeffektiva ångturbiner med skiftande design och utformning speciellt framtagna för olika applikationer. Ångturbiner med och utan reglersteg, med av- och påtappning, mottryck eller kondensutförande, etc. är bara några exempel på de vanligaste ångturbintyperna.

Kursavsnittet ångturbiner handlar främst om skillnaden mellan olika typer av ångturbiner och deras reglering, med syfte att ge kursdeltagarna grundläggande kunskaper om strategier för turbinreglering.

Kursmål

Kursen skall ge grundläggande kunskaper om ångturbiner och för gasturbiner applikation, miljöpåverkan, konstruktion, funktion och drift.

Kurslitteratur

Kurslitteratur för avsnittet om gasturbin är ”Gas Turbine Theory, 5th or 6th edition” av Saravanamuttoo, Cohen & Rogers. Ångturbindelen täcks främst med utdelat material framtaget på avdelningen för kraftverksteknik.

Tentamen

Skriftlig tentamen: TBA

Observera att samtliga inlämningsuppgifter ska ha redovisats och godkänts innan tentamen.

Studiebesök

Studiebesök på anläggning och/eller tillverkare av komponenter

Sidansvarig: