Ylikuumennettu höyry ja höyryn vaihekaavio

Ylikuumistunut höyry

Ylikuuminen voidaan tarjota vain sättynyt höyrylle, ei höyrylle, jossa on kosteutta. Sättynyt höyry tulee kulkea toisen lämpövaihtajan läpi saadakseen ylikuuminen. Tätä lämpövaihtajaa kutsutaan sekundääriseksi lämpövaihtajaksi kattilassa. Kattilan ulos tuleva kuuma savukaasu on paras tapa lämmittää sättynyttä höyryä.

Ylikuumistunut höyry soveltuu höyryvoimaloissa sähköenergian tuotantoon. Höyryturbiineissa ylikuumistunut höyry tulee turbiinin toisesta päästä ja poistuu toisesta päästä kondensaattoriin (jonka voi olla veden tai ilman jäädyttämä). Ylikuumistunut höyryn energiaero turbiinin sisään- ja ulospäässä aiheuttaa turbiinin roterin pyörimisen. Höyryn energia vähenee asteittain, kun se kulkee turbiinin roterin läpi.

On tärkeää, että turbiinin sisäänkäynnissä on riittävästi ylikuuminen, jotta voidaan välttää kostea höyry turbiinin roterin myöhempänä osana.

Periaatteessa höyryturbiinin roteri koostuu useista vaiheista, ja höyry tulee kulkea kautta jokaisen vaiheen ennen kuin se saavuttaa kondensaattorin. Jos riittävästi ylikuuminen ei ole annettu höyrylle turbiinin sisäänkäynnissä, niin höyry saattaa sättyyntyä, kun se saavuttaa roterin myöhemmät vaiheet, ja siten se voi käydä kosteammaksi kautta jokaisen seuraavan vaiheen.

Kosteus roterin loppuosassa on erittäin vaarallista, koska se voi johtaa Vesihammasvaikutukseen ja vakavaan eroottamiseen turbiinin viimeisissä vaiheissa. Tämän ongelman voittoa varten on suositeltavaa suunnitella turbiinin sisäänkäynnin höyryparametrit niin, että ylikuumistunut höyry saa päästä sisään turbiinin sisäänkäynnissä ja turbiinin ulospää on suunniteltu vastaamaan höyryparametreja, jotka ovat lähellä sättymisoloja.

Yksi keskeisimmistä syistä käyttää ylikuumistunutta höyryä höyryturbiinissa on huomattava parannus kiertoprosessin lämpötehokkuudessa.

Lämpömoottorin tehokkuuden voi määrittää käyttämällä joko:

Carnot-kierroksen tehokkuus: Suhde lämpötilaerolle sisään- ja ulospäässä sisäänkäynnin lämpötilaan.

Rankine-kierroksen tehokkuus: Suhde lämpöenergiaan turbiinin sisään- ja ulospäässä kokonaisten lämpöenergioiden summaan, jotka on otettu höyrystä.
2. Esimerkki Carnot-kierroksen ja Rankine-kierroksen tehokkuuden laskemisesta.
Selitetty esimerkillä:
Turbiiniin toimitetaan ylikuumistunutta höyryä 96 barilla ja 490oC. Poisto on 0.09 barilla ja 12 % kosteana.
Sättymishöyryn lämpötila on : 43.7oC
Määritä ja vertaa Carnot-kierroksen ja Rankine-kierroksen tehokkuutta.
Menetelmä Carnot-kierroksen tehokkuuden määrittämiseksi :

Menetelmä Rankine-kierroksen tehokkuuden määrittämiseksi :
Missa,

Järkyttävä lämpö vapaudessa vastaamaan poistoaineen painetta 0.09 barissa KJ/Kg = 183.3
3.
Höyry-vaihekaavio on graafinen esitys tietoja, jotka on annettu höyrytaulukoissa. Höyry-vaihekaavio antaa suhteen enthalpyyn, lämpötilaan eri paineissa. Nesteen enthalpy hf. Tämä on edustettu viivalla A-B vaihekaaviolla. Kun vesi alkaa vastaanottaa lämpöä 0o C, niin se vastaanottaa kaiken nesteen enthalpin pitkin sättynyt vesi viivaa A-B vaihekaaviossa.

Sättynyt höyryn enthalpy (hfg): Lisälämpön lisäys johtaa vaiheen muuttumiseen sättynyt höyry ja on edustettu (hfg) vaihekaaviolla eli B-C.

Kuivauspiste (x): Kun lämpöä lisätään, nestemä alkoi muuttua vahvuudesta hämäräksi ja sitten kuivauspiste sekoitukselle alkoi kasvamaan eli siirtyä yhtenäisyyteen. Vaihekaaviolla kuivauspisteen arvo on 0.5 tasan BC-viivan puolivälissä. Samoin pisteen c vaihekaaviolla kuivauspisteen arvo on 1.

Viiva C-D Piste c on sättynyt höyryviivalla, lisälämpön lisäys johtaa höyryn lämpötilan nousuun eli ylikuuminen aloittaa viivalla C-D.
Nestealue → Alue vasemmalla sättynyt nesteviivan puolella
Ylikuuminen alue → Alue oikealla sättynyt höyryviivan puolella
Kaksi vaihetta alue → Alue sättynyt nesteen ja sättynyt höyryn välillä on sekoitus nestettä ja höyryä. Sekoitus eri kuivauspisteillä.
Kriittinen piste → Se on huippupiste, jossa sättynyt neste- ja sättynyt höyryviivat kohtaavat. Evaporation enthalpy heikkenee nollaan kriittisessä pisteessä, mikä tarkoittaa, että vesi muuttuu suoraan höyryksi kriittisessä pisteessä ja sen jälkeen.
Maksimilämpötila, johon nestemä voi saavuttaa tai olemassa olla, on yhtä suuri kuin kriittinen piste.
Kriittiset parametrit → Lämpötila 374.15oC
Paine → 221.2 bar

Arvot tämän yläpuolella ovat superkritisiä arvoja, jotka ovat hyödyllisiä Rankine-kierroksen tehokkuuden parantamisessa.

Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jaettava, jos on loukkausta, yhteydenottoon poistetaan.