Overophedtet damp og dampfasediagram

Overophed damp

Når den mættede damp, der dannes i en dampkoger, føres videre gennem varmeoverførselsflader, vil dens temperatur begynde at stige over fordampningstemperaturen eller mætningspunktet. Damp beskrives som overophedet, hvis dens temperatur er højere end dens mætnings temperatur. Grad af overophedning er direkte relateret til temperaturen på den opvarmede damp over mætnings temperaturen.

Overophed kan kun gives til mættet damp og ikke til damp med nærvær af fugtighed. For at opnå overophedning, skal mættet damp passere igennem en anden varmeveksler. Denne varmeveksler for overophedning kaldes en sekundær varmeveksler inden for kogeren. Varm røg, der kommer ud af kogeren, anses for at være den bedste måde at opvarme mættet damp.

Overophedet damp findes anvendelse i damp kraftværker for produktion af elektrisk strøm. I dampturbiner går overophedet damp ind på den ene ende og ud på den anden ende til kondensator (som kan være vand- eller luftkølet). Differensen i overophedet damp-energi mellem turbinindgangen og -udgangen får turbinrotoren til at dreje. Der sker en gradvis reduktion af dampenergien, mens den passerer gennem turbinrotoren.

Derfor er det nødvendigt at have tilstrækkelig overophedning ved turbinindgangen for at undgå kondensation af våd damp i den senere del af turbinrotoren.

Ved grundlæggende har damp turbinrotor flere trin, og dampen skal passere gennem hvert trin, før den når kondensator. Så hvis der ikke gives tilstrækkelig overophedning i dampen ved turbinindgangen, kan dampen blive mættet, når den når de senere trin af rotoren, og derefter blive yderligere våd, mens den passerer gennem hvert efterfølgende trin.

Våd damp ved rotorens hale ende er meget farlig, da den kan føre til Vandhammer og alvorlig erosion i de sidste trin af turbinblade. For at overkomme dette problem er det rådligt at designe indgangsdamp-parametrene for damp turbinen på sådan en måde, at overophedet damp tillades at gå ind i turbinindgangen, og turbinudledningen er designet til at matche dampparametrene tæt på mætningsbetingelser.

En af de største grunde for at bruge overophedet damp i damp turbine er en væsentlig forbedring af cyklens termiske effektivitet.

Effektiviteten af varmemotor kan findes ved hjælp af enten:

Carnot cyklus effektivitet: Forholdet mellem temperaturforskellen mellem indgang og udgang til indgangstemperaturen.

Rankine cyklus effektivitet: Forholdet mellem varmeenergien ved turbinindgangen og -udgangen til den samlede varmeenergi, der tages fra dampen.
2. Eksempel på beregning af Carnot cyklus og Rankine Cyklus Effektivitet.
Forklaret ved eksempel:
En turbine leveres med overophedet damp på 96 bar ved 490oC. Udledningen er ved 0.09 bar og 12 % fugtighed.
Temperaturen for mættet damp er : 43.7oC
Bestem og sammenlign Carnot cyklus og Rankine cyklus.
Procedur for at bestemme Carnot cyklus effektivitet :

Procedur for at bestemme Rankine cyklus effektivitet :
Hvor,

Sensibel varme i kondensat, der svarer til udledningstrykket på 0.09 bar i KJ/Kg = 183.3
3.
Damp-fase diagram er en grafisk repræsentation af data, der er givet i damp tabellen. Damp-fase diagrammet giver forholdet mellem entalpi, temperatur, der svarer til forskellige tryk. Vand entalpi hf. Dette er repræsenteret af linjen A-B på fase-diagrammet. Når vandet begynder at modtage varme fra 0o C, modtager det al sin vand entalpi langs den mættede vandlinje A-B på fase-diagrammet.

Entalpi for mættet damp (hfg): Yderligere varme tilførsel resulterer i faseskift til mættet damp og er repræsenteret af (hfg) på fase-diagrammet, dvs B-C.

Tørhedfraktion (x): Når der anvendes varme, begynder vandet at ændre sin fase fra flydende til damp, og tørhedfraktionen af blandingen begynder at stige, dvs bevæge sig mod enheden. På fase-diagrammet er tørhedfraktionen af blandingen 0.5 præcis midt på linjen BC. Ligeledes er tørhedfraktionsværdien 1 ved punktet c på fase-diagrammet.

Linje C-D Punkt c er på den mættede damp linje, yderligere varme tilførsel resulterer i stigende damp temperatur, dvs begyndelsen på damp overophedning, repræsenteret af linje C-D.
Væskelinje → Område til venstre for den mættede væskelinje
Overophed zonen → Område til højre for den mættede damp linje
To-fase zone → Område mellem den mættede væskelinje og den mættede damp linje er blanding af væske og damp. Blanding med forskellige tørhedfraktioner.
Kritisk punkt → Det er Apex-punktet, hvor den mættede væskelinje og den mættede damp linje mødes. Entalpi for fordampning mindskes til nul ved kritisk punkt, det betyder, at vand omdanner direkte til damp ved kritisk punkt og bagefter.
Maksimal temperatur, som væsken kan nå eller eksistere, er lig med kritisk punkt.
Kritiske punktparametre → Temperatur 374.15oC
Tryk → 221.2 bar

Værdier over dette er superkritiske værdier og er nyttige i forhøjelsen af Rankine cyklus effektivitet.

Erklæring: Respekt den originale, godartikler er værd at deles, hvis der er krænkelse kontakt slet.