সুপারহিট ভাপ এবং ভাপ ফেজ ডায়াগ্রাম

অতিতাপিত বাষ্প

বাষ্প বয়লারে উৎপন্ন হওয়া সম্পূর্ণ বাষ্পকে আরও একটি তাপ স্থানান্তর পৃষ্ঠে পাঠালে, তার তাপমাত্রা বাষ্পীভবন বা সম্পূর্ণ তাপমাত্রার উপরে বৃদ্ধি পায়। বাষ্পের তাপমাত্রা যদি তার সম্পূর্ণ তাপমাত্রার চেয়ে বেশি হয়, তাহলে তাকে অতিতাপিত বলা হয়। অতিতাপের মাত্রা সম্পূর্ণ তাপমাত্রার উপরে বাষ্পের তাপমাত্রার সাথে সরাসরি সম্পর্কিত।

অতিতাপ শুধুমাত্র সম্পূর্ণ বাষ্পের জন্যই প্রদান করা যায়, আর্দ্রতা সহ বাষ্পের জন্য নয়। অতিতাপ অর্জনের জন্য সম্পূর্ণ বাষ্পকে আরেকটি তাপ বিনিময়কারীর মধ্য দিয়ে পাঠানো হয়। এই তাপ বিনিময়কারীকে বয়লারের ভিতরে দ্বিতীয় তাপ বিনিময়কারী বলা হয়। বয়লার থেকে বেরিয়ে আসা গরম ফ্লু গ্যাস সম্পূর্ণ বাষ্পকে তাপ দেওয়ার জন্য সেরা উপায় হিসেবে বিবেচিত হয়।

অতিতাপিত বাষ্প বাষ্প পাওয়ার প্ল্যান্টে বিদ্যুৎ উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। বাষ্প টারবাইনে, অতিতাপিত বাষ্প এক প্রান্ত দিয়ে প্রবেশ করে এবং অন্য প্রান্ত দিয়ে কনডেন্সারে (জল বা বায়ু-শীতল ধরনের) বের হয়। টারবাইনের প্রবেশ ও বহির্গমন প্রান্তে অতিতাপিত বাষ্প এর শক্তির পার্থক্য টারবাইনের রোটারকে ঘুরায়। টারবাইন রোটার দিয়ে পার হওয়ার সময় বাষ্পের শক্তি ধীরে ধীরে হ্রাস পায়।

তাই টারবাইনের প্রবেশ প্রান্তে যথেষ্ট অতিতাপ থাকা প্রয়োজন, যাতে টারবাইন রোটারের পরবর্তী অংশে আর্দ্র বাষ্পের সংক্রমণ এড়ানো যায়।

প্রাথমিকভাবে বাষ্প টারবাইন রোটারে অনেকগুলি স্টেজ থাকে এবং বাষ্পকে প্রতিটি স্টেজ দিয়ে পার হতে হয় কনডেন্সারে পৌঁছানোর আগে। তাই যদি টারবাইনের প্রবেশ প্রান্তে যথেষ্ট অতিতাপ প্রদান না করা হয়, তাহলে বাষ্প রোটারের পরবর্তী স্টেজে পৌঁছানোর আগে সম্পূর্ণ হয়ে যেতে পারে এবং প্রতিটি সফল স্টেজে আরও আর্দ্র হয়ে যেতে পারে।

রোটারের পিছনে আর্দ্র বাষ্প খুব বিপজ্জনক, কারণ এটি টারবাইনের প্রথম স্টেজের ডানাগুলিতে জল হ্যামার এবং গুরুতর অপসারণ ঘটাতে পারে। এই সমস্যা দূর করার জন্য বাষ্প টারবাইনের প্রবেশ প্যারামিটারগুলি এমনভাবে ডিজাইন করা হয় যাতে অতিতাপিত বাষ্প টারবাইনের প্রবেশ প্রান্তে প্রবেশ করতে পারে এবং টারবাইনের বহির্গমন প্রান্তগুলি সম্পূর্ণ পরিস্থিতির কাছাকাছি বাষ্প প্যারামিটারগুলির সাথে মিলে যায়।

বাষ্প টারবাইনে অতিতাপিত বাষ্প ব্যবহারের একটি প্রধান কারণ হল চক্রের তাপীয় দক্ষতায় উল্লেখযোগ্য উন্নতি।

তাপ ইঞ্জিনের দক্ষতা নিম্নলিখিত দুটি পদ্ধতিতে নির্ণয় করা যায়:

কার্নট চক্রের দক্ষতা: প্রবেশ এবং বহির্গমনের মধ্যে তাপমাত্রার পার্থক্য এবং প্রবেশ তাপমাত্রার অনুপাত।

র‍্যাঙ্কিন চক্রের দক্ষতা: টারবাইনের প্রবেশ এবং বহির্গমনে তাপ শক্তির অনুপাত এবং সম্পূর্ণ বাষ্প থেকে নেওয়া মোট তাপ শক্তির অনুপাত।
২. কার্নট চক্র এবং র‍্যাঙ্কিন চক্রের দক্ষতা নির্ণয়ের উদাহরণ।
উদাহরণ দ্বারা ব্যাখ্যা:
একটি টারবাইনে ৯৬ বার চাপে এবং ৪৯০oসে প্রবেশ করে অতিতাপিত বাষ্প। বহির্গমন ০.০৯ বার চাপে এবং ১২% আর্দ্রতা সহ।
সম্পূর্ণ বাষ্পের তাপমাত্রা: ৪৩.৭oসে
কার্নট চক্র এবং র‍্যাঙ্কিন চক্র নির্ণয় করুন এবং তুলনা করুন।
কার্নট চক্রের দক্ষতা নির্ণয়ের পদ্ধতি :

র‍্যাঙ্কিন চক্রের দক্ষতা নির্ণয়ের পদ্ধতি :
যেখানে,

০.০৯ বার চাপে কনডেন্সেটের সংশ্লিষ্ট সেন্সিবল তাপ (KJ/Kg) = ১৮৩.৩
৩.
বাষ্প-ফেজ ডায়াগ্রাম বাষ্প টেবিলে প্রদত্ত তথ্যের গ্রাফিক প্রতিনিধিত্ব করে। বাষ্প-ফেজ ডায়াগ্রাম বিভিন্ন চাপের জন্য এনথালপি এবং তাপমাত্রার মধ্যে সম্পর্ক প্রদান করে। তরল এনথালপি hf। এটি ফেজ-ডায়াগ্রামের A-B লাইন দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়। জল ০oসে থেকে তাপ গ্রহণ শুরু করলে, তার সম্পূর্ণ তরল এনথালপি ফেজ-ডায়াগ্রামের A-B লাইন দিয়ে প্রাপ্ত হয়।

সম্পূর্ণ বাষ্পের এনথালপি (hfg): আরও তাপ যোগ করলে ফেজ পরিবর্তন হয় এবং সম্পূর্ণ বাষ্প হয়, এবং এটি (hfg) দ্বারা ফেজ-ডায়াগ্রামে B-C লাইন দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়।

ড্রাইনেস ফ্র্যাকশন (x): যখন তাপ প্রয়োগ করা হয়, তখন তরল তার ফেজ পরিবর্তন করে বাষ্পে পরিণত হয় এবং তার ড্রাইনেস ফ্র্যাকশন বৃদ্ধি পায়, অর্থাৎ এককের দিকে যায়। ফেজ-ডায়াগ্রামে BC লাইনের ঠিক মাঝে মিশ্রণের ড্রাইনেস ফ্র্যাকশন ০.৫। একইভাবে ফেজ-ডায়াগ্রামে C বিন্দুতে ড্রাইনেস ফ্র্যাকশনের মান ১।

C-D লাইনে C বিন্দু সম্পূর্ণ বাষ্প লাইনে, আরও তাপ যোগ করলে বাষ্পের তাপমাত্রা বৃদ্ধি পায়, অর্থাৎ বাষ্পের অতিতাপ শুরু হয়, যা C-D লাইন দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়।
তরল অঞ্চল → সম্পূর্ণ তরল লাইনের বাম দিকের অঞ্চল
অতিতাপ অঞ্চল → সম্পূর্ণ বাষ্প লাইনের ডান দিকের অঞ্চল
দুই ফেজ অঞ্চল → সম্পূর্ণ তরল এবং সম্পূর্ণ বাষ্প লাইনের মধ্যে অঞ্চল, মিশ্রণ তরল এবং বাষ্প। ভিন্ন ড্রাইনেস ফ্র্যাকশন সহ মিশ্রণ।
ক্রিটিকাল পয়েন্ট → যেখানে সম্পূর্ণ তরল