과열증기와 증기 상도표
과열 증기
증기 보일러에서 생성된 포화 증기가 열 전달 표면을 통과하면 그 온도는 증발 또는 포화 온도보다 높아집니다.
증기의 온도가 포화 온도보다 높으면 과열되었다고 합니다. 과열 정도는 증기의 온도가 포화 온도보다 얼마나 높은지와 직접적으로 관련이 있습니다.
과열은 포화 증기에만 제공될 수 있으며, 수분이 포함된 증기에는 제공되지 않습니다. 과열을 달성하려면 포화 증기가 다른 열 교환기를 통과해야 합니다. 이 열 교환기는 보일러 내부에서 두 번째 열 교환기로 알려져 있습니다. 보일러에서 나오는 뜨거운 배기 가스는 포화 증기를 가열하는 가장 좋은 방법으로 간주됩니다.
과열 증기는 전력 생산을 위한 증기 발전소에서 사용됩니다. 증기 터빈에서 과열 증기는 한쪽 끝에서 들어가 다른 쪽 끝에서 냉각기(물 또는 공기 냉각형)로 나옵니다. 터빈 입구와 출구 사이의 과열 증기 에너지 차이로 인해 터빈 로터가 회전합니다. 증기가 터빈 로터를 통과하면서 에너지는 점진적으로 감소합니다.
따라서 터빈 후반부에서 습기 있는 증기의 응축을 피하기 위해 터빈 입구에서 충분한 과열이 필요합니다.
기본적으로 증기 터빈 로터는 여러 단계로 구성되어 있으며, 증기는 각 단계를 통과한 후 냉각기에 도달합니다. 따라서 터빈 입구에서 증기에 충분한 과열이 제공되지 않으면 증기는 로터의 후반부에 도달할 때 포화 상태가 될 수 있으며, 이후 각 단계를 통과하면서 점점 더 습해질 수 있습니다.
로터의 후반부에서 습기 있는 증기는 매우 위험하며, 이는 수鎚效应和严重的侵蚀。为了避免这个问题，建议设计蒸汽涡轮入口的蒸汽参数，使过热蒸汽能够进入涡轮入口，并且涡轮排气设计为接近饱和状态。
使用过热蒸汽的一个主要原因是显著提高循环的热效率。
热机效率可以通过以下两种方法之一找到：
卡诺循环效率：入口温度与出口温度之差与入口温度的比值。
兰金循环效率：涡轮入口和出口的热量与从蒸汽中提取的总热量的比值。
2. 计算卡诺循环和兰金循环效率的例子。
通过例子解释：
涡轮被供应以96巴、490°C的过热蒸汽。排气压力为0.09巴，湿度为12%。
饱和蒸汽的温度为：43.7°C
确定并比较卡诺循环和兰金循环。
确定卡诺循环效率的步骤：
确定兰金循环效率的步骤：
其中，
对应于0.09巴排气压力的凝结水的显热为183.3 KJ/Kg
3.
蒸汽相图是蒸汽表中数据的图形表示。蒸汽相图提供了不同压力下焓和温度之间的关系。液体焓hf。这在相图上由A-B线表示。当水从0°C开始接收热量时，它沿着相图上的饱和水线A-B接收所有液体焓。
饱和蒸汽的焓（hfg）：任何进一步的热量添加会导致相变到饱和蒸汽，并在相图上由B-C线表示。
干度分数（x）：当施加热量时，液体会开始从液相变为气相，混合物的干度分数开始增加，即向1靠近。在相图上，混合物的干度分数在BC线的中点为0.5。同样，在相图上的C点，干度分数值为1。
线C-D C点位于饱和蒸汽线上，任何进一步的热量添加会导致蒸汽温度升高，即蒸汽过热的开始，由C-D线表示。
液态区 → 饱和液线左侧区域
过热区 → 饱和蒸汽线右侧区域
两相区 → 饱和液线和饱和蒸汽线之间的区域是液态和气态的混合物。具有不同干度分数的混合物。
临界点 → 是饱和液线和饱和蒸汽线交汇的顶点。在临界点，蒸发焓消失为零，这意味着水在临界点直接变为蒸汽。
液体可以达到或存在的最高温度相当于临界点。
临界点参数 → 温度374.15°C
压力 → 221.2巴
高于这些值的是超临界值，对提高兰金循环的效率有用。
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