अतिशीतल भाप र भाप दशा आरेख

सुपरहीट भाप

जब भाप बॉयलर में उत्पन्न संतृप्त भाप को अतिरिक्त ऊष्मा स्थानांतरण सतहों में पारित किया जाता है, तो इसका तापमान वाष्पीकरण या संतृप्ति से ऊपर बढ़ना शुरू होता है।
अगर भाप का तापमान उसके संतृप्ति तापमान से अधिक हो, तो वह सुपरहीट कहलाता है। सुपरहीट की डिग्री संतृप्ति तापमान से ऊपर गर्म किए गए भाप के तापमान से सीधे संबंधित होती है।

सुपरहीट केवल संतृप्त भाप को दिया जा सकता है और नमी वाले भाप को नहीं। सुपरहीट प्राप्त करने के लिए, संतृप्त भाप को एक अन्य ऊष्मा विनिमायक से गुजरना होता है। यह सुपरहीटिंग के लिए ऊष्मा विनिमायक बॉयलर के भीतर द्वितीयक ऊष्मा विनिमायक के रूप में जाना जाता है। बॉयलर से बाहर आने वाली गर्म धुएं को संतृप्त भाप को गर्म करने का सर्वोत्तम तरीका माना जाता है।

सुपरहीट भाप का उपयोग भाप विद्युत संयंत्र में विद्युत शक्ति के उत्पादन के लिए किया जाता है। भाप टर्बाइन में, सुपरहीट भाप एक छोर से प्रवेश करता है और दूसरे छोर से फिसलने वाले (जल या हवा-से ठंडा) में बाहर निकलता है। सुपरहीट भाप की ऊर्जा के टर्बाइन प्रवेश और निकासी के बीच का अंतर टर्बाइन रोटर को घूमने का कारण बनता है। भाप टर्बाइन रोटर से गुजरते समय इसकी ऊर्जा में धीरे-धीरे कमी होती है।

इसलिए, टर्बाइन प्रवेश पर पर्याप्त सुपरहीट होना आवश्यक है, ताकि टर्बाइन रोटर के बाद के हिस्से में नम भाप का ठंडा होना रोका जा सके।

मूल रूप से भाप टर्बाइन रोटर में कई चरण होते हैं और भाप को फिसलने वाले तक पहुंचने से पहले प्रत्येक चरण से गुजरना होता है। इसलिए, यदि टर्बाइन प्रवेश पर भाप में पर्याप्त सुपरहीट नहीं प्रदान की जाती है, तो भाप रोटर के बाद के चरणों तक पहुंचने पर संतृप्त हो सकती है और फिर प्रत्येक लगातार चरण से गुजरते समय और भी गीली हो सकती है।

रोटर के अंतिम भाग पर गीली भाप बहुत खतरनाक होती है, क्योंकि यह पानी की चपेट और टर्बाइन के ब्लेडों के अंतिम चरणों में गंभीर नुकसान का कारण बन सकती है। इस समस्या को दूर करने के लिए, यह सलाह दी जाती है कि भाप टर्बाइन प्रवेश के भाप पैरामीटर को ऐसे डिजाइन किया जाए कि सुपरहीट भाप टर्बाइन प्रवेश पर प्रवेश कर सके और टर्बाइन निकासी को संतृप्त स्थितियों के निकट डिजाइन किया जाए।

भाप टर्बाइन में सुपरहीट भाप का उपयोग करने का एक प्रमुख कारण चक्र की ऊष्मीय दक्षता में स्पष्ट सुधार है।

ऊष्मीय इंजन की दक्षता या तो इसका उपयोग करके पाई जा सकती है:

कार्नोट चक्र दक्षता: प्रवेश और निकासी के बीच के तापमान अंतर का प्रवेश तापमान से अनुपात।

रैंकिन चक्र दक्षता: टर्बाइन प्रवेश और निकासी पर लगने वाली ऊष्मा ऊर्जा का कुल ऊष्मा ऊर्जा से अनुपात।
2. कार्नोट चक्र और रैंकिन चक्र दक्षता की गणना का उदाहरण।
उदाहरण से समझाया गया:
एक टर्बाइन को 96 बार दबाव पर 490oC पर सुपरहीट भाप दी जाती है। निकासी 0.09 बार दबाव पर और 12% गीलापन के साथ होती है।
संतृप्त भाप का तापमान: 43.7oC
कार्नोट चक्र और रैंकिन चक्र का निर्धारण और तुलना करें।
कार्नोट चक्र दक्षता निर्धारित करने की प्रक्रिया :

रैंकिन चक्र दक्षता निर्धारित करने की प्रक्रिया :
जहाँ,

0.09 बार दबाव पर फिसलने वाले भाप के लिए KJ/Kg में फिसलने वाले भाप की संज्ञानात्मक ऊष्मा = 183.3
3.
भाप-फेज आरेख भाप तालिका में प्रदान की गई डेटा का ग्राफिक प्रतिनिधित्व है। भाप-फेज आरेख विभिन्न दबावों के लिए एनथैल्पी और तापमान के बीच का संबंध प्रदान करता है। तरल एनथैल्पी hf। यह फेज-आरेख पर रेखा A-B द्वारा प्रदर्शित किया गया है। जब पानी 0oC से ऊष्मा प्राप्त करना शुरू करता है, तो यह फेज-आरेख पर संतृप्त जल रेखा A-B पर अपनी संपूर्ण तरल एनथैल्पी प्राप्त करता है।

संतृप्त भाप की एनथैल्पी (hfg): किसी भी अतिरिक्त ऊष्मा के योग से फेज का परिवर्तन संतृप्त भाप में होता है और यह फेज-आरेख पर (hfg) द्वारा प्रदर्शित किया जाता है, जैसे B-C।

सूखी अनुपात (x): जब ऊष्मा लगाई जाती है, तो तरल अपने फेज को वाष्प में बदलना शुरू करता है और फिर मिश्रण का सूखी अनुपात बढ़ना शुरू होता है, अर्थात् एकता की ओर बढ़ता है। फेज-आरेख पर मिश्रण का सूखी अनुपात रेखा BC के ठीक बीच में 0.5 होता है। इसी तरह, फेज-आरेख पर बिंदु c पर सूखी अनुपात का मान 1 होता है।

रेखा C-D बिंदु c संतृप्त वाष्प रेखा में है, किसी भी अतिरिक्त ऊष्मा के योग से भाप का तापमान बढ़ता है, अर्थात् भाप सुपरहीटिंग की शुरुआत रेखा C-D द्वारा प्रदर्शित की जाती है।
तरल क्षेत्र → संतृप्त तरल रेखा के बाएं तरफ का क्षेत्र
सुपरहीट क्षेत्र → संतृप्त वाष्प रेखा के दाएं तरफ का क्षेत्र
दो फेज क्षेत्र → संतृप्त तरल और संतृप्त वाष्प रेखा के बीच का क्षेत्र मिश्रित तरल और वाष्प होता है। विभिन्न सूखी अनुपात वाले मिश्रण।
क्रांतिक बिंदु → यह शिखर बिंदु है जहाँ संतृप्त तरल और संतृप्त वाष्प रेखाए