Нагрет воден пар и диаграма на фазите на пара

Супер нагрет пар

Когато насищаната пара, генерирана в парен котел, е подадена през повърхности за прехвърляне на топлина, нейната температура започва да се увеличава над точката на изпаряване или насищане.
Парата се описва като супер нагрета, ако нейната температура е по-висока от температурата на насищане. Степента на супер нагряване е директно свързана с температурата на парата, нагрета над температурата на насищане.

Супер нагряване може да бъде предоставено само на насищената пара, а не на пара с наличието на влажност. За да се постигне супер нагряване, насищената пара трябва да премине през друг топлообменник. Този топлообменник за супер нагряване се нарича вторичен топлообменник в котела. Горещите димове, излизащи от котела, се считат за най-добрият начин за нагряване на насищената пара.

Супер нагретата пара се използва в парни електроцентрали за генериране на електрическа енергия. В парни турбини, супер нагретата пара влиза от едната страна и излиза от другата страна в кондензатор (може да бъде воден или въздушен тип). Разликата в енергията на супер нагретата пара между входа и изхода на турбината причинява завъртане на ротора на турбината. Има постепенно намаление на енергията на парата, докато тя преминава през ротора на турбината.

Затова е необходимо да има достатъчно супер нагряване при входа на турбината, за да се избегне кондензирането на мокра пара в последната част на ротора на турбината.

Основно роторът на парната турбина има множество етапи и парата трябва да премине през всеки етап, преди да достигне кондензатора. Ако не е предоставено достатъчно супер нагряване на парата при входа на турбината, парата може да стане насищена, когато достигне последните етапи на ротора, и след това да стане все по-мокра, докато преминава през всеки последователен етап.

Мокра пара в края на ротора е много опасна, тъй като може да доведе до Удар на водата и сериозна ерозия в последните етапи на лопатките на турбината. За да се преодолее този проблем, е препоръчително да се проектират параметрите на входящата пара в такъв начин, че супер нагретата пара да влезе в турбината, а изходящата пара да е проектирана да съответства на параметрите на насищената пара.

Една от основните причини за използването на супер нагрета пара в парна турбина е значителното подобряване на термалната ефективност на цикъла.

Ефективността на тепловия двигател може да бъде определена, като се използва:

Ефективност на цикъла Карно: Отношение на разликата в температурите между входа и изхода към температурата при входа.

Ефективност на цикъла Ранкин: Отношение на енергията на топлината при входа и изхода на турбината към общата енергия, взета от парата.
2. Пример за изчисление на Цикъл Карно и Ефективност на цикъла Ранкин.
Обяснено чрез пример:
Турбина е снабдена с супер нагрета пара при 96 бара при 490oC. Изходът е при 0.09 бара и при 12% влажност.
Температурата на насищената пара е: 43.7oC
Определете и сравнете Цикъл Карно и Цикъл Ранкин.
Процедура за определяне на ефективността на цикъла Карно :

Процедура за определяне на ефективността на цикъла Ранкин :
Където,

Чувствителна топлина в кондензата, съответстваща на изходящо налягане от 0.09 бара в КДж/кг = 183.3
3.
Фазов диаграма на пара е графично представяне на данните, предоставени в таблицата за пара. Фазовата диаграма на пара предоставя връзката между ентальпията, температурата, съответстващи на различни налягания. Ентальпията на течността hf. Това е представено от линията A-B на фазовата диаграма. Когато водата започне да получава топлина от 0o C, тя получава цялата си течената ентальпия върху линията за насищената вода A-B на фазовата диаграма.

Ентальпия на насищената пара (hfg): Допълнителното добавяне на топлина води до промяна на фазата до насищената пара и е представено от (hfg) на фазовата диаграма, т.е. B-C.

Коефициент на сухост (x): Когато се прилага топлина, течността започва да променя фазата си от течност до пар, и тогава коефициентът на сухост на сместа започва да се увеличава, т.е. се движи към единица. На фазовата диаграма коефициентът на сухост на сместа е 0.5 точно в средата на линията BC. По същество, в точка c на фазовата диаграма стойността на коефициента на сухост е 1.

Линия C-D Точка c е на линията за насищен пар, допълнителното добавяне на топлина води до увеличаване на температурата на парата, т.е. началото на супер нагряването на пара, представено от линията C-D.
Зона на течност → Регион към лявата страна на линията за насищената течност
Зона на супер нагряване → Регион към дясната страна на линията за насищен пар
Двуфазна зона → Област между линията за насищената течност и линията за насищен пар е смес от течност и пар. Смес с различни коефициенти на сухост.
Критична точка → Това е върха, където линиите за насищената течност и насищен пар се срещат. Ентальпията на изпаряване намалява до нула в критичната точка, което означава, че водата се превръща директно в пара в критичната точка и след това.
Максималната температура, която течността може да достигне или да съществува, е равна на критичната точка.
Параметри на критичната точка → Температура 374.15oC
Налягане → 221.2 бара

Стойности над тези са суперкритични стойности и са полезни за увеличаване на ефективността на цикъла Ранкин.

Изявление: Уважавайте оригинала, добри статии са стойни за споделяне, ако има нарушение на правата, моля се свържете за изтриване.