Superheated Steam at IEE-Business and Steam Phase Diagram

Superheated Steam

Kapag ang saturated steam na nanggaling sa steam boiler ay ipinadala pa sa heat transfer surfaces, ang temperatura nito ay lalaki pa sa itaas ng evaporation o saturation.
Ang steam ay tinatawag na 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 inihain sa itaas ng saturation temperature.

Ang super heat ay maaaring ibigay lamang sa saturated steam at hindi sa steam na may moisture content. Para makamit ang super heat, ang saturated steam ay kailangang dumaan sa isa pang heat ex-changer. Ang heat ex-changer para sa super-heating ay tinatawag na 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-init ng saturated steam.

Superheated steam ay ginagamit sa steam power plants para sa paglikha ng electrical power. Sa steam turbines, ang superheated steam ay pumapasok sa isang dulo at lumalabas sa kabilang dulo patungo sa condenser (mga 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 na may sapat na super-heat sa turbine inlet upang maiwasan ang pagkondensasyon ng wet steam sa huling bahagi ng turbine rotor.

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

Ang wet steam sa huling bahagi 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, mahalagang disenyan ang 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.

Isa sa mga pangunahing rason para gumamit ng Super heated steam sa steam turbine ay ang marubdob na pag-improve ng thermal efficiency ng cycle.

Ang heat engine efficiency maaaring matukoy gamit ang:

Carnot Cycle efficiency: Ratio ng temperatura 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 sa 0.09 bar at 12 % wetness.
Temperatura ng saturated steam ay : 43.7oC
Tuklasin at Ipaglaban ang Carnot Cycle at Rankine cycle.
Paraan ng pagtuklas ng Carnot cycle efficiency :

Paraan ng pagtuklas ng Rankine cycle efficiency :
Kung 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 pressures. Liquid Enthalpy hf. Ito ay kinakatawan ng linya A-B sa phase-diagram. Kapag ang tubig ay nagsisimulang tumanggap ng init mula sa 0o C, ito ay tumatanggap ng lahat ng liquid enthalpy sa pamamagitan ng saturated water line A-B sa phase diagram

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

Dryness Fraction (x): Kapag ang init ay idinagdag, ang likido ay nagsisimulang magbago ng phase mula sa likido hanggang sa vapor at ang dryness fraction ng mixture ay nagsisimulang tumaas i.e. pumunta patungo sa unity. Sa phase diagram, ang dryness fraction ng mixture ay 0.5 sa gitna ng linya BC. Pareho, sa point c sa phase diagram, ang dryness fraction value ay 1.

Linya C-D Point c ay nasa saturated vapour line, anumang karagdagang init na idinagdag ay nagresulta sa pagtaas ng temperatura ng steam i.e. simula ng steam superheating kinakatawan ng linya C-D.
Liquid Zone → Rehiyon sa kaliwa ng saturated liquid line
Super heat zone → Rehiyon sa kanan ng saturated vapour line
Two phase Zone → Pook 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 magkakasama. Ang enthalpy ng evaporation ay bumaba hanggang zero sa critical point, ito ang nangangahulugan na ang tubig ay nagbabago diretso sa steam sa critical point at pagkatapos.
Ang maximum na temperatura na maaaring marating o umiral ang likido ay katumbas ng critical point.
Critical point Parameters → Temperatura 374.15oC
Pressure → 221.2 bar

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

Pahayag: Respetuhin ang orihinal, mahusay na mga artikulo na karapat-dapat na ibahagi, kung may infringement magpakipag-ugnayan para burahin.