திண்மமான வாவு உலோகம் (steam boiler) இல் உருவாக்கப்பட்டு அதன் பிறகு வெப்ப தரமாக்க மேற்களை வழியாக செல்லும்போது, அதன் வெப்பநிலை உருவாக்க அல்லது திண்மமாக்க நிலையை விட உயர்ந்து வரும். வாவு அதன் திண்மமாக்க நிலையின் வெப்பநிலையை விட அதிகமாக இருந்தால், அது உயர்வெப்ப வாவு என அழைக்கப்படும். உயர்வெப்பத்தின் அளவு திண்மமாக்க நிலையில் இருந்து வெப்பம் அதிகரிக்கும் வெப்பநிலையுடன் நேரியல் தொடர்புடையதாகும்.
உயர்வெப்ப வாவு திண்மமாக்க வாவுக்கு மட்டுமே வழங்கப்படும். திண்மமாக்க வாவில் நீர் உள்ளது என்றால் உயர்வெப்ப வாவு வழங்க முடியாது. உயர்வெப்ப வாவு உருவாக்க திண்மமாக்க வாவு ஒரு மற்ற வெப்ப தரமாக்க மேற்களை வழியாக செல்ல வேண்டும். இந்த வெப்ப தரமாக்க மேற்கள் உலோகம் (boiler) இல் இருந்து வெளியே வரும் வெப்பமான காற்று மூலம் உருவாக்கப்படும். இது உலோகத்தின் உள்ளே உள்ள இரண்டாவது வெப்ப தரமாக்க மேற்கள் என அழைக்கப்படும்.
உயர்வெப்ப வாவு வாவு உலோகம் (steam power plants) இல் மின்சாரம் உருவாக்குவதற்கு பயன்படுகிறது. வாவு உலோகம் (steam turbines) இல், உயர்வெப்ப வாவு ஒரு முனையில் உள்வரும் மற்றும் மறு முனையில் வெளியே வரும் குளிர்காற்றி (water or air cooled type) இல் வெளியே வரும். உயர்வெப்ப வாவு உலோகத்தின் முனை மற்றும் வெளியே வரும் முனை இடையே உள்ள வெப்ப ஆற்றலின் வேறுபாடு உலோகத்தின் திண்மத்தை சுழல்வதற்கு வழிவகுக்கிறது. வாவு உலோகத்தின் திண்மத்தின் மூலம் செல்லும்போது வாவின் வெப்ப ஆற்றல் கீழே சென்று வரும்.
எனவே, உலோகத்தின் முனையில் போதுமான உயர்வெப்பம் இருக்க அவசியம், இதனால் உலோகத்தின் இறுதிப் பகுதியில் நீர் உள்ள வாவு உருவாகாது.
அடிப்படையில், வாவு உலோகத்தின் திண்மத்தில் பல அளவுகள் உள்ளன மற்றும் வாவு குளிர்காற்றியில் வெளியே வருவதற்கு முன் ஒவ்வொரு அளவிலும் செல்ல வேண்டும். எனவே, உலோகத்தின் முனையில் போதுமான உயர்வெப்பம் வழங்கப்படாவிட்டால், வாவு திண்மமாக்க நிலையை அடையும் மற்றும் ஒவ்வொரு தொடர்ச்சியான அளவிலும் அதிகமாக நீர் உள்ள வாவு உருவாகும்.
உலோகத்தின் இறுதிப் பகுதியில் நீர் உள்ள வாவு மிகவும் போராட்டமானது, இது Water Hammer மற்றும் உலோகத்தின் இறுதிப் பகுதியில் தீவிர அழிவு ஏற்படும். இந்த சிக்கலை தோற்கடிக்க உலோகத்தின் முனையில் உள்வரும் வாவின் அளவுகளை அமைக்க வேண்டும், இதனால் உயர்வெப்ப வாவு உலோகத்தின் முனையில் உள்வரும் மற்றும் உலோகத்தின் வெளியே வரும் பகுதியில் வாவின் அளவுகள் திண்மமாக்க நிலையில் இருக்கும்.
வாவு உலோகத்தில் (steam turbine) உயர்வெப்ப வாவு பயன்படுத்தப்படுவதன் ஒரு பெரிய காரணம், வெப்ப சுழற்சியின் வெப்ப விளைவு மிகவும் மேம்படும்.
வெப்ப இயந்திர விளைவை கீழ்க்கண்டவாறு கணக்கிடலாம்:
Carnot Cycle விளைவு: உள்வரும் மற்றும் வெளியே வரும் வெப்பநிலைகளின் வேறுபாடு உள்வரும் வெப்பநிலைக்கு விகிதம்.
Rankine cycle விளைவு: உலோகத்தின் முனையில் மற்றும் வெளியே வரும் வெப்ப ஆற்றலின் விகிதம் மொத்த வெப்ப ஆற்றலிற்கு.
2. Carnot Cycle மற்றும் Rankine Cycle விளைவுகளைக் கணக்கிடும் எடுத்துக்காட்டு.
விளக்கம்:
உலோகத்திற்கு உயர்வெப்ப வாவு 96 bar மற்றும் 490oC இல் உள்வரும். வெளியே வரும் அளவு 0.09 bar மற்றும் 12 % நீர் உள்ள வாவு.
திண்மமாக்க வாவின் வெப்பநிலை: 43.7oC
Carnot Cycle மற்றும் Rankine cycle ஐ கணக்கிடும் மற்றும் ஒப்பிடும்.
Carnot cycle விளைவைக் கணக்கிடுவதற்கான முறை :
Rankine cycle விளைவைக் கணக்கிடுவதற்கான முறை :
இங்கு,
குளிர்காற்றியில் உள்ள வெப்ப ஆற்றல் 0.09 bar இல் KJ/Kg = 183.3
3.
வாவு-வகை படம் வாவு அட்டவணையில் வழங்கப்பட்ட தரவுகளின் வரைபட வடிவமாகும். வாவு-வகை படம் வெப்பநிலை மற்றும் வெப்ப ஆற்றல் வெவ்வேறு அழுத்தங்களுக்கு தொடர்பு வழங்கும். திண்ம வாவின் வெப்ப ஆற்றல் hf. இது வகை படத்தில் A-B கோட்டில் குறிக்கப்படுகிறது. நீர் 0o C இல் வெப்பம் பெறும்போது, அது வகை படத்தில் A-B கோட்டில் திண்ம வாவின் வெப்ப ஆற்றலை பெறும்.
திண்ம வாவின் வெப்ப ஆற்றல் (hfg): வெப்ப ஆற்றல் மேலும் வழங்கப்படும்போது வாவு திண்மமாக்க நிலையில் மாறும் மற்றும் வகை படத்தில் B-C கோட்டில் (hfg) என குறிக்கப்படும்.
திண்ம விகிதம் (x): வெப்பம் வழங்கப்படும்போது திண்மம் வாவாக மாறும் மற்றும் திண்ம விகிதம் அதிகரிக்கும். வகை படத்தில் BC கோட்டின் நடுவில் திண்ம விகிதம் 0.5. இதேபோல், வகை படத்தில் c புள்ளியில் திண்ம விகிதம் 1.
C-D கோட்டில், c புள்ளி திண்ம வாவின் கோட்டில் உள்ளது, வெப்ப ஆற்றல் மேலும் வழங்கப்படும்போது வாவின் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும், இது உயர்வெப்ப வாவின் துவக்கம் என வகை படத்தில் C-D கோட்டில் குறிக்கப்படும்.
திண்ம பகுதி → திண்ம வாவின் கோட்டின் இடது பகுதி
உயர்வெப்ப பகுதி → திண்ம வா
