Prenagreto para in fazni diagram para

Pregrejena para

Ko je v parnem kotelu ustvarjena zasičena para, se ta prevede skozi površine za prenos toplote, kjer bo njegova temperatura začela naraščati nad temperaturo izparevanja ali zasičenosti. Para se opisuje kot pregrejena, če je njena temperatura višja od temperature zasičenosti. Stopnja pregrejanja je neposredno povezana s temperaturo pare, ki je presegla temperaturo zasičenosti.

Pregrejanje lahko zagotovimo le zasičeni pari in ne pari z prisotnostjo vlage. Za doseganje pregrejanja mora zasičena para prečkati še en premenjalnik toplote. Ta premenjalnik toplote za pregrejanje se imenuje sekundarni premenjalnik toplote znotraj kerala. Vroči dimni plin, ki izide iz kerala, je smatrana najboljša metoda za grejanje zasičene pare.

Pregrejena para se uporablja v parnih elektrarnah za generiranje električne energije. V parnih turbineh vstopi pregrejena para na eni strani in izide na drugi strani v kondenzator (ki bi lahko bil vodni ali zračni). Razlika v energiji pregrejene pare med vhodom in izhodom turbine povzroči vrtenje rotora turbine. Med tem ko para prehaja skozi rotor turbine, se njena energija postopoma zmanjšuje.

Zato je ključnega pomena, da je na vhodu turbine zadostno pregrejena para, da se izognemo kondenzaciji mokre pare na kasnejših delih rotora turbine.

Osnovno rotor turbine ima več stopnji, in para mora prečkati vsako stopnjo, preden doseže kondenzator. Če na vhodu turbine ni zagotovljeno dovolj pregrejanja, lahko para postane zasičena, ko doseže poznejše stopnje rotora, in se nato postopoma zmoči, medtem ko prehaja skozi vsako naslednjo stopnjo.

Moka para na koncu rotora je zelo nevarna, ker lahko povzroči vodni udar in obsežno erozijo na zadnjih stopnjah lepoteka turbine. Da se to težava premosti, je priporočljivo, da so vhodni parametri pare na vhodu turbine tako razvrščeni, da pregrejena para vstopi v turbine, in da je izhod turbine razvrščen, da se ujemajo parametri pare blizu zasičenih pogojev.

Ena od glavnih razlogov za uporabo pregrejene pare v parni turbinah je zaznamujoca izboljšava termalne učinkovitosti cikla.

Učinkovitost toplinskega motorja lahko določimo z uporabo:

Učinkovitost Carnotovega cikla: Razmerje temperaturne razlike med vhodom in izhodom ter vhodne temperature.

Učinkovitost Rankinovega cikla: Razmerje toplotne energije na vhodu in izhodu turbine glede na celotno toplotno energijo, ki jo pridobimo iz pare.
2. Primer računanja učinkovitosti Carnotovega cikla in Rankinovega cikla.
Izraženo z primerom:
Turbina je oskrbljena s pregrejeno paro pod 96 bar pri 490oC. Izhod je pri 0.09 bar in 12 % vlage.
Temperatura zasičene pare je: 43.7oC
Določite in primerjajte učinkovitost Carnotovega cikla in Rankinovega cikla.
Postopek za določitev učinkovitosti Carnotovega cikla :

Postopek za določitev učinkovitosti Rankinovega cikla :
Kjer,

Senzibilna toplota v kondenzatu, ki ustreza izhodnemu tlaku 0.09 bar v KJ/Kg = 183.3
3.
Fazni diagram pare je grafična predstavitev podatkov, ki so podani v tabeli pare. Fazni diagram pare ponuja odnos med enthalpijo, temperaturo in različnimi tlaki. Entalpija tekočine hf. To je predstavljeno z črto A-B na faznem diagramu. Ko voda začne sprejemati toploto od 0o C, prejme vse svoje toploto tekočine po črti zasičene vode A-B na faznem diagramu.

Entalpija zasičene pare (hfg): Vsak dodaten vnos toplote povzroči spremembo faze v zasičeno paro in je predstavljena s (hfg) na faznem diagramu, torej B-C.

Stopnja suhosti (x): Ko se vneseta toplota, tekočina začne menjati svojo fazo iz tekočine v par, in stopnja suhosti mešanice se začne povečevati, torej se približuje enoti. Na faznem diagramu je stopnja suhosti mešanice 0.5 točno na polovicni točki črte BC. Podobno je na točki c na faznem diagramu stopnja suhosti enaka 1.

Črta C-D Točka c je na črti zasičenega para, vsak dodaten vnos toplote poveča temperaturo pare, torej začetek pregrejanja pare, predstavljen s črto C-D.
Liquidska zona → Regija levo od črte zasičene tekočine
Pregrejana zona → Regija desno od črte zasičenega para
Dvofazna zona → Območje med črto zasičene tekočine in črto zasičenega para je mešanica tekočine in para. Mešanice z različnimi stopnjami suhosti.
Kritična točka → To je vrh, kjer se črta zasičene tekočine in črta zasičenega para stikata. Entalpija izparevanja se zmanjša na nič v kritični točki, kar pomeni, da se voda neposredno spremeni v par v kritični točki in naprej.
Najvišja temperatura, ki jo lahko doseže tekočina, je enaka kritični točki.
Parametri kritične točke → Temperatura 374.15oC
Tlak → 221.2 bar

Vrednosti nad tem so superkritične vrednosti in so uporabne za povečanje učinkovitosti Rankinovega cikla.

Izjava: Spoštujte izvirnike, dobre članke so vredne delitve, če gre za kršitev avtorskih pravic, se obvestite za brisanje.