Superheated Steam ug Steam Phase Diagram

Superheated Steam

Kapag ang saturated steam na nabuo sa steam boiler ay ipinasa pa sa iba pang heat transfer surfaces, ang temperatura nito ay sasabog sa itaas ng evaporation o saturation. Ang steam ay inilalarawan bilang superheated kung ang temperatura nito ay mas mataas kaysa sa saturation temperature. Ang degree of super-heat ay direktang may kaugnayan sa temperatura ng steam na iniinit sa itaas ng saturation temperature.

Ang super heat ay maaari lamang ibigay sa saturated steam at hindi sa steam na may moisture content. Para makamit ang super heat, ang saturated steam ay dapat dumaan sa isa pang heat ex-changer. Tawag sa heat ex-changer para sa super-heating ay secondary heat ex-changer sa loob ng boiler. Ang mainit na flue gas na lumalabas mula sa boiler ay itinuturing na pinakamahusay na paraan ng pag-iinit ng saturated steam.

Superheated steam ang ginagamit sa steam power plants para sa pagbuo ng electrical power. Sa steam turbines, ang superheated steam ay pumapasok sa isang dulo at lumalabas sa kabilang dulo patungong condenser (maaaring water o air cooled type). Ang pagkakaiba ng Superheated steam energy sa pagitan ng turbine inlet at outlet ay nagdudulot ng pag-ikot ng turbine rotor. May gradual reduction ng steam energy habang ito ay dadaan sa turbine rotor.

Kaya mahalaga ang sapat na super-heat sa turbine inlet upang maiwasan ang pag-condensation ng wet steam sa huling bahagi ng turbine rotor.

Ang basic na steam turbine rotor ay may bilang ng stages at ang steam ay dapat dumaan sa bawat stage bago umabot sa condenser. Kaya kung ang sapat na superheat ay hindi ibinigay sa steam sa turbine inlet, ang steam ay maaaring mag-saturated habang umaabot sa huling stages ng rotor at pagkatapos ay maging mas wet habang dadaan sa bawat successive stage.

Ang wet steam sa tail end ng rotor ay napakalason dahil ito ay maaaring magresulta sa Water Hammer at severe erosion sa huling stages ng turbine blades. Upang malampasan ang problema na ito, inirerekomenda ang disenyo ng inlet steam parameters ng steam turbine inlet sa paraang ang super heated steam ay maaaring pumasok sa turbine inlet at ang turbine exhaust ay disenyo upang tugunan ang steam parameters na malapit sa saturated conditions.

Ang isa sa mga pangunahing rason para gumamit ng Super heated steam sa steam turbine ay ang malaking pag-improve sa thermal efficiency ng cycle.

Ang heat engine efficiency ay maaaring matukoy gamit ang:

Carnot Cycle efficiency: Ratio ng temperature difference sa pagitan ng inlet at outlet sa inlet temperature.

Rankine cycle efficiency: Ratio ng heat energy sa turbine inlet at outlet sa total heat energy na kinuha mula sa steam.
2. Halimbawa ng pag-compute ng Carnot Cycle at Rankine Cycle Efficiency.
Ipinapaliwanag sa pamamagitan ng halimbawa:
Ang turbine ay inilapat ng superheated steam sa 96 bar at 490oC. Ang exhaust ay 0.09 bar at 12 % wetness.
Temperature ng saturated steam ay : 43.7oC
Tuklasin at Ikumpara ang Carnot Cycle at Rankine cycle.
Prosedura para tuklasin ang Carnot cycle efficiency :

Prosedura para tuklasin ang Rankine cycle efficiency :
Saan,

Sensible heat sa condensate na tumutugon sa exhaust pressure ng 0.09 bar sa KJ/Kg = 183.3
3.
Steam-Phase diagram ay isang graphical representation ng data na ibinigay sa steam table. Ang Steam-Phase diagram ay nagbibigay ng relasyon sa pagitan ng enthalpy, temperatura na tumutugon sa iba't ibang presyon. Liquid Enthalpy hf. Ito ay kinakatawan ng linya A-B sa phase-diagram. Kapag ang tubig ay nagsisimula na tanggapin ang init mula sa 0o C, ito ay tatanggap ng lahat ng liquid enthalpy sa pamamagitan ng saturated water line A-B sa phase diagram

Enthalpy of Saturated Steam (hfg): Anumang karagdagang pagdaragdag ng init ay nagresulta sa pagbabago ng phase sa saturated steam at kinakatawan ito ng (hfg) sa phase diagram i.e B-C.

Dryness Fraction (x): Kapag ang init ay inilapat, ang likido ay nagsisimula na magbago ng phase mula sa likido hanggang sa vapor at ang dryness fraction ng mixture ay nagsisimulang tumataas i.e pumupunta patungo sa unity. Sa phase diagram, ang dryness fraction ng mixture ay 0.5 sa eksaktong gitna ng linya BC. Gayunpaman, sa point c sa phase diagram, ang dryness fraction value ay 1.

Linya C-D Point c ay nasa saturated vapour line, anumang karagdagang pagdaragdag ng init ay nagresulta sa pagtaas ng temperatura ng steam i.e simula ng steam superheating kinakatawan ng linya C-D.
Liquid Zone → Rehiyon patungo sa kaliwa ng saturated liquid line
Super heat zone → Rehiyon patungo sa kanan ng saturated vapour line
Two phase Zone → Area sa pagitan ng saturated liquid at saturated vapour line ay mixture ng likido at vapor. Mixture na may iba't ibang dryness fractions.
Critical Point → Ito ang Apex point kung saan ang saturated liquid at saturated vapour lines ay nagkita. Ang enthalpy of evaporation ay nawawala sa critical point, ito ang nangangahulugan na ang tubig ay nagbabago diretso sa steam sa critical point at pagkatapos nito.
Pinakamataas na temperatura na maaaring abutin o umiral ang likido ay katumbas ng critical point.
Critical point Parameters → Temperature 374.15oC
Pressure → 221.2 bar

Ang mga values na ito sa itaas ay super-critical values at ang mga ito ay kapaki-pakinabang sa pagtaas ng efficiency ng rankine cycle.

Pahayag: Respetuhin ang original, mahalagang mga artikulo na karapat-dapat ibahagi, kung may infringement pakiusap mag-contact para i-delete.