Toegepaste energietechniek (vijfde druk)

1 Energietechniek

1.1 Energiebronnen

1.2 De energievoorraad is oneindig

1.3 Van brandstof naar energiedrager

1.4 Distributie van energiedragers

1.4.1 Distributie van mechanische energie

1.4.2 Distributie van elektrische energie

1.4.3 Distributie van warmte en koude

1.4.4 Transportverliezen

1.5 Lastprocessen

1.5.1 Lastkarakteristiek van een rijdende auto

1.5.2 Stromingsweerstanden

1.6 Energieketens en energiefuncties

1.6.1 Energieketens

1.6.2 Energiefuncties

1.7 Conversie van energiedragers

1.7.1 Opwekking van elektriciteit en warmte met fossiele brandstof

1.7.2 Opwekking van elektriciteit met kernenergie

1.7.3 Thermische benutting van zonne-energie 

1.7.4 Opwekking van elektriciteit met zonne-energie

1.7.5 Elektriciteit uit windenergie

1.7.6 Elektriciteit uit waterkracht

1.7.7 Elektriciteit en warmte uit biomassa

1.7.8 Elektriciteit en warmte uit aardwarmte

1.8 Samenvatting

1.9 Kennisvragen

 

2 Verbrandingstechniek

2.1 Basisreacties van de verbranding

 

2.1.1 Verbrandingschemie

2.1.2 Algemene verbrandingsvergelijkingen

2.2 Verbrandingsberekeningen

2.2.1 Theoretische zuurstofbehoefte

2.2.2 Theoretische luchthoeveelheid en rookgashoeveelheid

2.2.3 Het maximale koolstofdioxidepercentage, CO2 max

2.2.4 Luchtfactor λ, luchtovermaat en luchtondermaat

2.3 Verbrandingswarmte

2.4 Onvolledige verbranding en verbrandingsemissies

2.4.1 Koolstofmono-oxide (CO) en rookgassamenstelling bij onvolledige verbranding

2.4.2 Stikstofoxiden NOx

2.4.3 Meting van de rookgassamenstelling

2.5 Verbrandingssystemen

2.5.1 Begrippen

2.5.2 Aardgasbranders

2.5.3 Oliebranders

2.5.4 Verbranding van steenkolen

2.5.5 Reductie van NOx-emissie

2.5.6 Rookgasontzwaveling

2.6 Samenvatting

2.7 Kennisvragen

 

3 Warmwaterketels

3.1 Toepassingen en kenmerken van warmwaterketels

3.1.1 Toepassingen

3.1.2 Constructiekenmerken

3.1.3 Ketelconstructie en toepassingen

3.1.4 Ketels voor de kleinschalige warmteopwekking

3.1.5 Ketels voor de utiliteitsbouw

3.2 Warmtebalans en ketelrendement

3.2.1 Warmtebalans van een ketel

3.2.2 Ketelrendement

3.3 Ketelgebruiksrendement

3.3.1 Bepaling van het ketelgebruiksrendement

3.3.2 Invloed van de ketelregeling op het ketelgebruiksr

3.4 Samenvatting

3.5 Kennisvragen

 

4 Verbrandingsmotoren

4.1 Inleiding

4.2 Werking van de zuigermotor

4.3 Prestaties van de zuigermotor

4.3.1 Effectief vermogen

4.3.2 Effectief rendement

4.3.3 Uitlaatgasemissies

4.3.4 Geluidsproductie

4.3.5 Karakteristiek koppel-toerental 

4.3.6 Brandstoffen

4.4 Processen in de zuigermotor

4.4.1 Wijze van ontsteking

4.4.2 Arbeidscyclus

4.4.3 Theoretisch thermisch rendement

4.5 Luchttoevoer naar de cilinders

4.5.1 Vierslagsysteem

4.5.2 Tweeslagsysteem

4.6 Brandstoftoevoer naar de cilinders

4.6.1 Ottomotor

4.6.2 Dieselmotor

4.7 Omzetting chemische energie in gasarbeid

4.7.1 Geïndiceerd vermogen

4.7.2 Thermodynamisch rendement

4.8 Omzetting gasarbeid in krukasarbeid

4.8.1 Krukasarbeid

4.8.2 Mechanisch rendement

4.8.3 Uitvoering van het drijfwerk

4.9 Verbrandingsgassenafvoer

4.9.1 Samenstelling van de verbrandingsgassen

4.10 Ontsteking en verbranding

4.10.1 Ontstekingstijdstip

4.10.2 Detonatie

4.11 Ladingwisseling

4.11.1 Vullingsgraad

4.12 Vermogensregeling

4.13 Samenvatting

4.14 Kennisvragen

5 Gasturbines

5.1 Inleiding

5.2 Werking van de gasturbine

5.2.1 De kringloop

5.2.2 De industrieturbine

5.2.3 Straalmotoren en aero derivatives

5.2.4 Microturbines

5.2.5 Starten en regelen van een gasturbine

5.3 Hoofdcomponenten van de gasturbine

5.3.1 De compressor

5.3.2 De turbine

5.3.3 De verbrandingskamer

5.4 Prestaties van de gasturbine

5.4.1 Theoretisch rendement

5.4.2 Optredende verliezen in de gasturbine

5.4.3 Specifieke arbeid

5.4.4 Luchtbehoefte

5.4.5 Vermogen en totaalrendement

5.4.6 Invloed van de drukverhouding en temperaturen op het rendement en de specifieke arbeid

5.5 Verbetering van de prestaties

5.5.1 Recuperatie

5.5.2 Tussenkoeling en verdampingskoeling

5.5.3 Herverhitting

5.5.4 Stoominjectie

5.5.5 Variabele inlaatleidschoepen

5.6 Praktijkvoorbeelden

5.6.1 General Electric MS6

5.6.2 De Capstone 30 kW

5.7 Samenvatting

5.8 Kennisvragen

 

6 Stoominstallaties

6.1 Inleiding

6.2 Werking van een stoominstallatie

6.2.1 Effectief vermogen

6.2.2 Rendementen

6.3 Stoomprocessen

6.3.1 De stoomcyclus voor verwarmingsdoeleinden

6.3.2 De stoomcyclus voor opwekking van mechanische energie

6.3.3 De theoretische kringloop en het rendement

6.3.4 De kringloop van Rankine

6.4 Stoomvorming bij constante druk

6.4.1 Uitvoeringsvormen van stoomketels

6.5 Stoomwerktuigen

6.5.1 De stoomturbine

6.5.2 Absolute en relatieve snelheid

6.5.3  Typen stoomturbines

6.5.4 Verliezen bij stoomturbines

6.5.5 Praktische uitvoeringen

6.6 Warmteafvoer in het kringproces

6.6.1 De condensor

6.7 Toevoer van mechanische energie in het kringproces

6.7.1 De voedingspomp

6.8 De ontgasser

6.9 Regelgeving voor drukapparatuur

6.10 Samenvatting

6.11 Kennisvragen

 

7 Pompen, compressoren en ventilatoren

7.1 Inleiding

7.2 Prestaties van pompen

7.2.1 Opvoerdruk

7.2.2 Vermogen

7.2.3 Rendement

7.2.4 Zuighoogte 

7.2.5 Karakteristieken en bedrijfspunt

7.3 Leidingsystemen

7.3.1 Weerstand in rechte leidingen

7.3.2 Het moodydiagram

7.3.3 De weerstand van appendages

7.3.4 Leidingkarakteristiek

7.4 Verdringerpompen

7.4.1 Overzicht van verdringerpompen

7.4.2 Werking van zuiger- en plunjerpomp

7.4.3 Het pV-diagram van een zuiger- of plunjerpomp

7.4.4 Windketels

7.5 Waaierpompen

7.5.1 Werking en typen

7.5.2 Snelheidsdriehoeken bij centrifugaalpompen met radiale uittrede

7.5.3 Eulerse opvoerdruk

7.5.4 Pompkarakteristiek

7.5.5 Het bedrijfspunt

7.5.6 Regelen van de opbrengst van waaierpompen

7.5.7 Serie- en parallelschakeling van pompen

7.5.8 Pompdiagram

7.5.9 Rendement

7.5.10 NPSH

7.5.11 Specifiek toerental

7.6 Prestaties van compressoren en ventilatoren  

7.6.1 Compressiearbeid

7.6.2 Koeling

7.6.3 Vermogen

7.6.4 Rendement

7.7 Verdringercompressoren

7.7.1 Overzicht van verdringercompressoren

7.7.2 De zuigercompressor 

7.8 Waaiercompressoren 

7.8.1 Radiale compressoren

7.8.2 Axiale compressoren

7.9 Ventilatoren 

7.9.1 Radiale ventilatoren

7.9.2 Axiale ventilatoren

7.10 Samenvatting

7.11  Kennisvragen

 

8 Warmtepompen en koelmachines

8.1 Inleiding

8.2 Werking van de warmtepomp en koelmachine

8.3 Prestaties van de warmtepomp en de koelmachine

8.3.1 Effectief warmte- en koudevermogen

8.3.2 Effectieve warmtefactor (COP) en koudefactor (EER)

8.3.3 Koudemiddelen

8.4 Warmte- en koudeopwekking

8.4.1 Warmtepomp- en koelmachinecyclus

8.4.2 De warmtepomp en koelmachine met mechanisch aangedreven compressoren

8.4.3 De absorptiewarmtepomp en -koelmachine

8.4.4 Theoretische COP en EER

8.4.5 Carnotrendement

8.4.6 Verliezen bij aandrijving van de warmtepomp en koelmachine

8.5 Warmte- en koudedistributie 

8.6 Warmte-uitwisseling met de omgeving

8.7 Comprimeren van het koudemiddel

8.7.1 Uitvoeringen van de compressor

8.7.2 Verliezen bij de mechanische compressor

8.7.3 Verliezen bij de thermische compressor

8.8 Verdampen van het koudemiddel 

8.8.1 Uitvoeringen van verdampers

8.8.2 Verliezen bij verdampen

8.9 Condenseren van het koudemiddel 

8.9.1 Uitvoeringen van condensors

8.9.2 Verliezen bij condenseren

8.10 Expanderen van het koudemiddel 

8.10.1 Werking van het expansieventiel

8.10.2 Verliezen bij expanderen

8.11 Capaciteitsregeling

8.12 Samenvatting

8.13 Kennisvragen

 

9 Gecombineerde technieken

9.1 Warmte-krachtkoppeling (wkk)

9.1.1 Wkk met gasturbine en afgassenketel

9.1.2 Wkk met motoren en warmteterugwinning

9.1.3 Wkk met een Organic Rankine Cycle (ORC)

9.2 Integratie van wkk in het energievoorzieningssysteem

9.3 Brandstofbesparing door wkk

9.4 STEG-installaties

9.4.1 Uitvoeringsvormen

9.4.2 Rendementen van STEG-installaties

9.5 Warmte- en krachtlevering in de toekomst

9.5.1 Grenzen aan de brandstofbesparing

9.5.2 Brandstofbesparing met kleinschalige warmte-krachtinstallaties en warmtepompen

9.6 Samenvatting

9.7 Kennisvragen

 

Appendix A Basisleer thermodynamica

A.1 Eerste Hoofdwet

A.2 Omkeerbare toestandsveranderingen

A.2.1 Omkeerbare toestandsveranderingen van een ideaal gas

A.2.2 Kringprocessen

A.2.3 Toestandsveranderingen in open systemen

A.3 Onomkeerbare toestandsveranderingen en entropie

A.3.1 Tweede Hoofdwet

A.3.2 Entropie

 

Appendix B Wet van Bernoulli

Appendix C log p-h-diagram

Appendix D Warmteoverdracht

Illustratieverantwoording

Trefwoordenregister