Overoppstemt damp og dampfasediagram

Overhett damp

Når mettet damp som er produsert i en dampkoker sendes videre gjennom varmeoverføringsflater, vil temperaturen begynne å øke over fordampnings- eller mettetemperatur.
Damp beskrives som overhettet hvis dens temperatur er høyere enn dens mettetemperatur. Grad av overhetting er direkte relatert til temperaturen på den overhettede dampen over mettetemperatur.

Overhetting kan kun gis til mettet damp, ikke til damp med fuktighet. For å oppnå overhetting må mettet damp passere gjennom en annen varmeveksler. Denne varmeveksler for overhetting kalles en sekundær varmeveksler i dampekokeren. Varm røkgass som kommer ut av dampekokeren regnes som den beste måten å varme mettet damp.

Overhettet damp brukes i damp kraftverk for generering av elektrisk energi. I damp turbiner, går overhettet damp inn på den ene enden og ut fra den andre enden til kondensator (som kan være vann- eller luftkjølt type). Differansen i overhettet damp energi mellom turrinlets og -utløpet forårsaker at turbinrotoren snur. Det er en gradvis reduksjon i dampenergien mens den passerer gjennom turbinrotoren.

Det er derfor nødvendig å ha tilstrekkelig overhetting ved turrininngangen, for å unngå kondensasjon av våt damp i den senere delen av turbinrotoren.

Grundig sett har damp turbinrotor flere steg, og dampen må passere gjennom hvert steg før den når kondensatoren. Hvis det ikke er nok overhetting i dampen ved turrininngangen, kan dampen bli mettet når den når de siste stegene av rotoren og deretter bli våtere mens den passerer gjennom hvert etterfølgende steg.

Våt damp ved turrinns enden er farlig, da den kan føre til vannhammer og alvorlig erosjon i de siste stegene av turbinbladene. For å overvinne dette problemet er det anbefalt å designe inngangsdampparametrene for damp turbininngangen slik at overhettet damp tillates å gå inn ved turrininngangen, og turrinnaustakene er designet for å matche dampparametrene nær mettetilstand.

En av de største grunnene for å bruke overhettet damp i damp turbiner er betydelig forbedring av termisk effektivitet i syklusen.

Effektiviteten til varmestrøm motor kan finnes ved bruk av enten:

Carnot-sykluseffektivitet: Forholdet mellom temperaturforskjell mellom inngang og utgang til inngangstemperaturen.

Rankine-sykluseffektivitet: Forholdet mellom varmeenergi ved turrininngang og -utgang til total varmeenergi tatt fra damp.
2. Eksempel på beregning av Carnot-syklus og Rankine-sykluseffektivitet.
Forklart ved eksempel:
En turbine leveres med overhettet damp på 96 bar ved 490oC. Utløpet er på 0.09 bar og 12 % fuktighet.
Temperaturen på mettet damp er : 43.7oC
Bestem og sammenlign Carnot-syklus og Rankine-syklus.
Prosedur for å bestemme Carnot-sykluseffektivitet :

Prosedur for å bestemme Rankine-sykluseffektivitet :
Hvor,

Sensibel varme i kondensat som tilsvarer utløpstrykket på 0.09 bar i KJ/Kg = 183.3
3.
Damp-fase diagram er en grafisk representasjon av data gitt i damp-tabellen. Damp-fase diagram gir forholdet mellom entalpi, temperatur som tilsvarer ulike trykk. Flytende entalpi hf. Dette representeres av linje A-B på fase-diagrammet. Når vann begynner å motta varme fra 0o C, mottar det all sin flytende entalpi langs den mettede vannlinjen A-B på fase-diagrammet.

Entalpi av mettet damp (hfg): Ytterligere varmealdering resulterer i faseendring til mettet damp og representeres av (hfg) på fase-diagrammet, dvs. B-C.

Tørket fraksjon (x): Når varme tas, begynner væsken å endre fasen fra væske til damp, og tørket fraksjon av blandingen begynner å øke, dvs. bevege seg mot enhet. I fase-diagrammet er tørket fraksjonen av blandingen 0.5 nøyaktig midt på linjen BC. På samme måte er tørket fraksjonen på punkt c på fase-diagrammet 1.

Linje C-D Punkt c ligger på den mettede damp-linjen, ytterligere varmealdering resulterer i økning av dampens temperatur, dvs. begynnelsen på dampoverhetting representeres av linje C-D.
Væskesone → Område til venstre for den mettede væske-linjen
Overhettet sone → Område til høyre for den mettede damp-linjen
To fasesone → Området mellom den mettede væske- og damp-linjen er blanding av væske og damp. Blanding med ulike tørkefraksjoner.
Kritisk punkt → Det er topppunktet der den mettede væske- og damp-linjer møtes. Entalpi av fordampning reduseres til null ved kritisk punkt, det betyr at vann forandrer seg direkte til damp ved kritisk punkt og etterpå.
Maksimal temperatur som væsken kan nå eller eksistere er lik kritisk punkt.
Kritiske punktparametre → Temperatur 374.15oC
Trykk → 221.2 bar

Verdier over dette er superkritiske verdier og er nyttige for å øke effektiviteten i Rankine-syklusen.

Erklæring: Respekt for originaliteten, god artikkel verdt å dele, hvis det finnes kranskjennelse kontakt slett.