Pārkarstinātais gāzains un gāzaina fāzes diagramma
Pārkarstīts dzēriens
Ja satura dzēriens, kas izveidots dzērienkotlā, tiek turpmāk pārvadāts caur siltuma pārnesešanas virsmām, tad tā temperatūra sāks paaugstināties virs evaporation vai satura temperatūras.
Dzēriens tiek aprakstīts kā pārkarstīts, ja tā temperatūra ir augstāka par tā satura temperatūru. Pārkarstījuma līmenis ir tieši saistīts ar dzēriena temperatūru, kas pārsniedz satura temperatūru.
Pārkarstījumu var nodrošināt tikai satura dzērienam, nevis dzērienam ar mitruma daudzumu. Lai sasniegtu pārkarstījumu, satura dzēriens jāizved caur citu siltuma apmainītāju. Šis siltuma apmainītājs, kas nodrošina pārkarstījumu, tiek dēvēts par sekundāro siltuma apmainītāju dzērienkotlā. Siltie izplūdes gāzes, kas nāk no dzērienkotla, tiek uzskatītas par labāko veidu, kā sildīt satura dzērienu.
Pārkarstītais dzēriens tiek izmantots dzērienekraftstacijās elektroenerģijas ražošanai. Dzērieneturbinās pārkarstītais dzēriens ienāk vienā beigā un iziet otrā beigā kondensatorā (var būt ūdens vai gaisa dzesējamā tips). Pārkarstītais dzēriens enerģijas atšķirība starp turbinas ieceļiem un izceļiem rada turbinas rotora pagriešanos. Turbinas rotorā dzēriena enerģija samazināsies, to pārnesot cauri turbinai.
Tāpēc ir svarīgi, lai turbinas ieceļos būtu pietiekams pārkarstījums, lai izvairītos no mitra dzēriena kondensācijas turbinas rotora vēlākajā daļā.
Turbinas rotors ietver vairākas stadijas, un dzēriens jāiegulda cauri katrai stadijai, pirms tas nonāk kondensatorā. Ja dzērienam turbinas ieceļos nav pietiekama pārkarstījuma, tad dzēriens var kļūt satura, sasniedzot rotora vēlākās stadijas, un tālāk saturs mitruma daudzumu palielinās cauri katram nākamajam posmam.
Mitra dzēriens rotora gala daļā ir ļoti bīstams, jo tas var izraisīt Ūdens Triecienu un smagu erosiju turbinas šķīdņu pēdējās stadijās. Lai novērstu šo problēmu, ir ieteicams projektēt turbinas ieceļu dzēriena parametrus tā, lai pārkarstītais dzēriens ienāktu turbinas ieceļos un turbinas izceļi būtu pielāgoti dzēriena parametriem, kas tuvojas satura nosacījumiem.
Viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc dzērieneturbinās tiek izmantots pārkarstītais dzēriens, ir zināma uzlabojuma cikla termiskajā efektivitātē.
Siltuma dzinēja efektivitāti var noteikt, izmantojot:
Karono Cikla efektivitāte: Temperatūras atšķirības attiecība starp ieceļiem un izceļiem pret ieceļu temperatūru.
Rankine cikla efektivitāte: Siltuma enerģijas attiecība starp turbinas ieceļiem un izceļiem pret kopējo siltuma enerģiju, ko dzēriens piegādā.
2. Piemērs, kā aprēķināt Karono Cikla un Rankine Cikla efektivitāti.
Pierādīts ar piemēru:
Turbina tiek apgādāta ar pārkarstītu dzērienu 96 bar spiedienā 490oC. Izceļa spiediens ir 0.09 bar un mitruma daudzums 12 %.
Satura dzēriena temperatūra ir: 43.7oC
Noteikt un salīdzināt Karono Cikla un Rankine cikla efektivitāti.
Karono cikla efektivitātes noteikšanas procedūra :
Rankine cikla efektivitātes noteikšanas procedūra :
Kur,
Koncentrāta siltums, kas atbilst 0.09 bar izceļa spiedienam, KJ/kg = 183.3
3.
Dzēriena fāzes diagramma ir grafisks attēlojums datiem, kas sniegti dzēriena tabulā. Dzēriena fāzes diagramma sniedz entalpijas un temperatūras attiecību dažādiem spiedieniem. Ūdens entalpija hf. Tas attēlots ar līniju A-B fāzes diagrammā. Kad ūdens sāk saņemt siltumu no 0o C, tad tas saņem visu savu ūdens entalpiju pa saturētā ūdens līniju A-B fāzes diagrammā.
Saturētā dzēriena entalpija (hfg): Jebkura papildu siltuma pievienošana rezultē fāzes maiņā uz saturēto dzērienu, kas attēlots ar (hfg) fāzes diagrammā, t.i., B-C.
Sašķidrinājuma frakcija (x): Kad tiek pievienota siltuma, tad šķidro materiāls sāk mainīt savu fāzi no šķidruma uz gāzi, un sašķidrinājuma frakcija misūs sāk palielināties, t.i., pārvietojoties uz vienību. Fāzes diagrammā sašķidrinājuma frakcija misūs ir 0.5 tieši vidū līnijas BC. Līdzīgi punktā c fāzes diagrammā sašķidrinājuma frakcijas vērtība ir 1.
Līnija C-D Punkts c atrodas saturētā gāzes līnijā, jebkura papildu siltuma pievienošana rezultē dzēriena temperatūras paaugstināšanā, t.i., pārkarstījuma sākums, kas attēlots ar līniju C-D.
Šķidruma zona → Reģions uz kreiso pusi no saturētā šķidruma līnijas
Pārkarstījuma zona → Reģions uz labo pusi no saturētā gāzes līnijas
Divfāzes zona → Teritorija starp saturēto šķidruma un gāzes līniju ir misūs šķidruma un gāzes. Misūs ar dažādām sašķidrinājuma frakcijām.
Kritiskais punkts → Tā ir virsotne, kur saturētā šķidruma un gāzes līnijas saskaras. Evaporācijas entalpija samazinās līdz nullei kritiskajā punktā, tas nozīmē, ka ūdens tieši maina savu fāzi uz dzērienu kritiskajā punktā un tālāk.
Maksimālā temperatūra, kuru šķidrums var sasniedzt vai pastāvēt, ir ekvivalenta kritiskajam punktam.
Kritiskā punkta parametri → Temperatūra 374.15oC
Spiediens → 221.2 bar
Vērtības, kas pārsniedz šos parametrus, ir superkritiskas vērtības un ir noderīgas, lai palielinātu Rankine cikla efektivitāti.
Paziņojums: Cienīt oriģinālo, labas rakstītavas >vērts dalīšanai, ja ir pārkāpums, lūdzu, sazinieties, lai dzēst.
