Fehéregészt és gőz fázisdiagram

Túlmelegített gőz

Amikor a gőzkazánban létrejött telített gőzt további hőcseréken átvezetnek, akkor annak hőmérséklete a szätturáció felett kezd növekedni. A gőzt túlmelegítettnek nevezzük, ha hőmérséklete meghaladja a szätturációs hőmérsékletét. A túlmelegítés fokozata közvetlenül összefügg a gőz hőmérsékletével a szätturációs hőmérséklet felett.

A túlmelegítést csak a telített gőzre lehet alkalmazni, nem pedig a nedves gőzre. A túlmelegítés érdekében a telített gőznek át kell haladnia egy másodlagos hőcserélőn. Ez a hőcserélő, amely a túlmelegítésért felelős, a gőzkazán belül található. A kazánból kifolyó forró nyomókészlet a legjobb módja a telített gőz melegítésének.

A túlmelegített gőz alkalmazása a gőzhajtóművekben történik az elektromos energia előállítására. A gőzhajtóművekben a túlmelegített gőz bekerül az egyik végéről, és a másik végén a kondenzátorka (vízi vagy levegőhűtött típusú) keresztül halad. A túlmelegített gőz energiaváltozása a hajtómű be- és kimeneti részei között okozza a hajtómű rotorának forgását. Az áthaladáskor a gőz energiája lassan csökken.

Ezért szükséges, hogy a hajtómű bejárati részén elegendő túlmelegítés legyen, hogy elkerülje a nedves gőz kondenzálódását a hajtómű rotorának utolsó részén.

Alapvetően a gőzhajtómű rotorának több szintje van, és a gőznak át kell haladnia mindegyik szinten, mielőtt elérné a kondenzátort. Ha a hajtómű bejárati részén elegendő túlmelegítés nincs biztosítva, akkor a gőz szätturált lesz, amikor eléri a rotor utolsó szintjét, és ezután nedvesebb lesz minden következő szinten keresztül.

A nedves gőz a rotor végén nagyon veszélyes, mert vezethet a vízhamarodás és súlyos eroszióhoz a hajtómű lapjainak utolsó szintjein. Ennek megoldására ajánlott, hogy a hajtómű bejárati paramétereit oly módon tervezzék, hogy a túlmelegített gőz be tudjon jutni a hajtómű bejárati részén, és a hajtómű kiadó részei a gőz paramétereinek szätturált állapotához legyenek tervezve.

Az egyik fő oka a túlmelegített gőz használatának a gőzhajtóművekben, hogy jelentősen javítsa a ciklus termomechanikai hatékonyságát.

A hőmotor hatékonyságát a következők egyikével lehet meghatározni:

Carnot-ciklus hatékonysága: A be- és kimeneti hőmérséklet közötti különbség és a bejárati hőmérséklet aránya.

Rankine-ciklus hatékonysága: A hajtómű be- és kimeneti részei közötti hőenergia és a gőzből felvett teljes hőenergia aránya.
2. Példa a Carnot-ciklus és Rankine-ciklus hatékonyságának kiszámítására.
Példával magyarázva:
Egy hajtóműbe 96 bar nyomású, 490oC-os túlmelegített gőz kerül. A kiadó rész 0.09 bar nyomású, és 12%-os nedvességgel rendelkezik.
A szätturált gőz hőmérséklete: 43.7oC
Határozza meg és hasonlítsa össze a Carnot-ciklus és a Rankine-ciklus hatékonyságát.
Eljárás a Carnot-ciklus hatékonyságának meghatározásához :

Eljárás a Rankine-ciklus hatékonyságának meghatározásához :
Ahol,

A kondenzátorka hőmérséklete 0.09 bar nyomás mellett KJ/Kg = 183.3
3.
A gőz-fázis diagram a gőztáblázatban szereplő adatok grafikus ábrázolása. A gőz-fázis diagram a hőkapacitást, hőmérsékletet és a különböző nyomásokat mutatja. A folyékony hőkapacitás hf. Ezt a vonal A-B ábrázolja a fázis-diagramon. Amikor a víz 0oC-ról kezd hőt kapni, akkor a telített víz vonalán, A-B, a teljes folyékony hőkapacitást kapja meg.

A szätturált gőz hőkapacitása (hfg): Bármilyen további hőzárlás eredményez phase change a szätturált gőzhez, és a (hfg) ábrázolja a fázis-diagramon, B-C.

Szárítási hányados (x): Amikor hőt adnak, a folyadék fázisát változtatja gőzre, és a keverék szárítási hányadosa növekszik, azaz közelebb kerül az egységeshez. A fázis-diagramon a keverék szárítási hányadosa 0.5 a BC vonal közepén. Hasonlóképpen, a C ponton a fázis-diagramon a szárítási hányados értéke 1.

A C-D vonal a C pont a szätturált gőz vonalán, bármilyen további hőzárlás eredményez gőz hőmérsékletének növekedését, azaz a gőz túlmelegítésének kezdete, amit a C-D vonal ábrázol.
Folyékony zóna → A szätturált folyadék vonal bal oldali rése
Túlmelegített zóna → A szätturált gőz vonal jobb oldali rése
Két fázisú zóna → A szätturált folyadék és gőz vonal közötti terület, keverék különböző szárítási hányadosokkal.
Kritikus pont → A csúcspont, ahol a szätturált folyadék és gőz vonalak találkoznak. A szätturált folyadék és gőz közötti enthalpiaváltozás nullává válik a kritikus ponton, ami azt jelenti, hogy a víz közvetlenül gőzzé válik a kritikus ponton és annál magasabb hőmérsékleten.
A folyadék maximálisan elérhető hőmérséklete a kritikus ponton.
Kritikus pont paraméterei → Hőmérséklet 374.15oC
Nyomás → 221.2 bar

Ezeken a paramétereken túli értékek superekritikus értékek, amelyek hasznosak a Rankine-ciklus hatékonyságának növeléséhez.

Nyilatkozat: Tiszteletben tartsuk az eredeti tartalmat, a jó cikkek megosztásra méltóak, ha sértés esetén lépjünk kapcsolatba a törlésével.