Στόχος / Σκοπός μαθήματος

Η απόκτηση γνώσεων σχετικά με την παραγωγή ενέργειας σε θερμικούς σταθμούς αεριοστροβίλων, ατμοστροβίλων και συνδυασμένου κύκλου, δηλαδή με θερμικές μηχανές εσωτερικής ή εξωτερικής καύσης, που χρησιμοποιούν θερμικές στροβιλομηχανές ως βασικές τους συνιστώσες, για την εκτόνωση και παραγωγή έργου (στρόβιλος) και τη συμπίεση (συμπιεστής, στην περίπτωση αεριοστροβίλου). Η κατανόηση των αρχών λειτουργίας και η περιγραφή των ειδών και της τεχνολογίας των παραπάνω θερμικών μηχανών και των επιμέρους συνιστωσών τους, η μεθοδολογία επίλυσης του θερμικού κυκλώματος των αντίστοιχων εγκαταστάσεων (υπολογισμός της παραγόμενης ισχύος και του θερμικού βαθμού απόδοσης).

Περιγραφή του μαθήματος

Θεωρητικό Μέρος Μαθήματος

Αεριοστρόβιλοι, αρχές λειτουργίας, είδη, ιδεατοί κύκλοι αεριοστροβίλων, πραγματικοί κύκλοι και βελτιώσεις, επίλυση εγκαταστάσεων αεριοστροβίλων, κατασκευαστικά στοιχεία και λειτουργία επιμέρους συνιστωσών (συμπιεστές, θάλαμοι καύσης, στρόβιλοι, τεχνικές ψύξης πτερυγίων στροβίλου), στοιχεία θεωρίας καύσης και είδη καυστήρων. Σύνθετες διατάξεις (κύκλος με ανακομιστή θερμότητας, συμπίεση με ενδιάμεση ψύξη, αποτόνωση με ενδιάμεση θέρμανση). Θέματα λειτουργίας και σχεδίασης αεριοστροβίλων (σύζευξη συμπιεστή-στροβίλου), ρύθμιση φορτίου. Αναφορά σε στροβιλοαντιδραστήρες (αεριοστρόβιλοι για την προώθηση αεροσκαφών). Κύκλοι ατμοστροβίλων, ιδεατοί κύκλοι, βελτιώσεις, πραγματικοί κύκλοι, επιμέρους συνιστώσες (τεχνολογία ατμοστροβίλων, παραγωγή ατμού, ανοικτό-κλειστό κύκλωμα, πύργοι ψύξης, κτλ), ενεργειακοί υπολογισμοί, επίλυση θερμικών σταθμών ατμοστροβίλου. Συνδυασμένος κύκλος αεροστροβίλου-ατμοστροβίλου και τρόποι υλοποίησης. Αναφορά στην έννοια της συμπαραγωγής (θερμότητας-ηλεκτρισμού) και της τρι- παραγωγής (θερμότητας-ηλεκτρισμού-ψύξης).

Εργαστηριακό Μέρος Μαθήματος

Περιγραφή διάταξης Ατμολέβητα-Ατμοστροβίλου παραγωγής ενέργειας μέσω της υλοποίησης του κύκλου Rankine στην πράξη. Καταγραφή σχέσεων υπολογισμού σε κάθε συνιστώσα. Λήψη μετρήσεων και υπολογισμός του θερμικού βαθμού απόδοσης.

Αναμενόμενα Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά το τέλος του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση :

• Να κατέχουν τις αρχές λειτουργίας της παραγωγής ενέργειας μέσω θερμικών μηχανών, όπου η εκτόνωση πραγματοποιείται σε στρόβιλο, και ειδικότερα μέσω αεριοστροβίλων, μονάδων ατμολέβητα-ατμοστροβίλου, αλλά και συνδυασμένου κύκλου.
• Να εκπονούν υπολογισμούς επίλυσης των αντίστοιχων θερμικών κυκλωμάτων για τον υπολογισμό των επιδόσεων της μονάδας.
• Να γνωρίζουν τις παραμέτρους που παίζουν σημαντικό ρόλο στη λειτουργία των παραπάνω θερμικών μηχανών, τη μέγιστη θεωρητικά απόδοση που αυτές μπορούν να φθάσουν καθώς και τις τροποποιήσεις / βελτιώσεις του θερμοδυναμικού τους κύκλου προς την κατεύθυνση αυτή.

Βιβλιογραφία

Ελληνική:

1. Κ. Ρακόπουλος, «Θεωρία βιομηχανικών αεριοστροβίλων», Εκδόσεις Φούντας 1995
2. Ε. Κακαράς, «Θερμικοί σταθμοί», Εκδόσεις Φούντας 1999.
3. Α. Πολυζάκης, «Αεριοστρόβιλοι: Εισαγωγή στη λειτουργία». Εκδόσεις: Power Heat Cool , Κοζάνη 2008.
4. Κ.Μ. Μαθιουδάκης, «Λειτουργία Αεριοστροβίλων και Ατμοστροβίλων», Εργαστήριο Θερμικών Στροβιλομηχανών ΕΜΠ, Αθήνα 1997.
5. Γ.Φ. Δανιήλ, «Κινητήριες Μηχανές Ι», Ίδρυμα Ευγενίδου, 1987

Ξενόγλωσση:

1. E.E. Khalil, “Power Plant Design”, Abacus Press, 1990.
2. W.W. Bathie, 2nd Edition, John Wiley and Sons, 1996.
3. H. Cohen, G.F.C. Rogers, H.I.H. Saravanamuttoo, “Gas Turbine Theory”, Longman, 1972.
4. H.P. Bloch, “A practical guide to steam turbine technology”, McGraw-Hill 1995.
5. J.H. Horlock, “Advanced Gas Turbine Cycles”, 2007.
6. R.Kehlhofer, ”Combined Cycle Gas & Steam Turbine Power Plants”, Pennwell Pub 1999.