Süper Isıtılmış Buhar ve Buhar Faz Diyagramı

Süper Isıtılmış Buhar

Buhar kazanında üretilen doygun buhar, ısı transfer yüzeyleri üzerinden geçirildiğinde, buharın sıcaklığı buharlaşma veya doygunluk noktasının üzerinde artmaya başlar.
Buhranın sıcaklığı, doygun sıcaklığından daha yüksek olduğunda süper ısıtılmış olarak tanımlanır. Süper ısıtma derecesi, buharın doygun sıcaklık üzerindeki sıcaklığı ile doğrudan ilgilidir.

Süper ısıtma, sadece doygun buhara ve nem içeren buhara değil, sağlanabilir. Süper ısıtma için doygun buhar başka bir ısı değiştiriciden geçmelidir. Bu süper ısıtma için kullanılan ısı değiştirici, buhar kazanındaki ikincil ısı değiştirici olarak adlandırılır. Kazandan çıkan sıcak yan gaz, doygun buharın ısıtılmasının en iyi yolu olarak kabul edilir.

Süper ısıtılmış buhar, elektrik enerjisi üretiminde buhar güç plantelerinde uygulamalar bulur. Buhar türbinlerinde, süper ısıtılmış buhar bir ucundan girer ve diğer ucundan kondansatöre (su veya hava soğutmalı olabilir) çıkar. Tübin giriş ve çıkış arasındaki süper ısıtılmış buhar enerji farkı, tübin rotorunun dönmeye neden olur. Buhar, tübin rotorunu geçerken enerjisini azar azar kaybeder.

Bu nedenle, tübin girişinde yeterli süper ısıtma olması, tübin rotorunun son kısmında nemli buharın yoğunlaşmasını önlemek için gereklidir.

Temel olarak, buhar türbin rotoru birçok aşamadan oluşur ve buhar her aşamadan geçmeden önce kondansatöre ulaşır. Eğer türbin girişinde buhara yeterli süper ısıtma sağlanmazsa, buhar rotorun son aşamalarına ulaştığında doygunlaşabilir ve ardından her sonraki aşamada daha fazla nemli hale gelebilir.

Rotorun son kısmında nemli buhar, son aşamalardaki türbin bıçaklarının ciddi erozyonuna ve su darbesine yol açabilir. Bu sorunu aşmak için, türbin girişindeki buhar parametreleri, türbin girişinde süper ısıtılmış buhar girişine izin vermek üzere tasarlanmalı ve türbin çıkış parametreleri, doygun koşullara yakın buhar parametreleriyle eşleşmelidir.

Döngünün termal verimliliğinin önemli ölçüde iyileştirilmesi için buhar türbininde süper ısıtılmış buharın kullanılmasının en büyük nedenlerinden biridir.

Isı motoru verimliliği, aşağıdaki yöntemlerden biri kullanılarak bulunabilir:

Carnot Döngüsü verimliliği: Giriş ve çıkış arasındaki sıcaklık farkının giriş sıcaklığına oranı.

Rankine döngüsü verimliliği: Tübin giriş ve çıkışındaki ısı enerjisinin toplam alınan ısı enerjisine oranı.
2. Carnot Döngüsü ve Rankine Döngüsü Verimliliğini hesaplama örneği.
Örnek ile Açıklama:
Bir türüne süper ısıtılmış buhar 96 bar basınçta 490oC sıcaklıkta beslenir. Çıkış basıncı 0.09 bar ve nem oranı %12'dir.
Doygun buharın sıcaklığı: 43.7oC
Carnot Döngüsü ve Rankine döngüsünü belirleyip karşılaştırın.
Carnot döngüsü verimliliğini belirleme prosedürü :

Rankine döngüsü verimliliğini belirleme prosedürü :
Nerede,

0.09 bar çıkış basıncına karşılık kondansatördeki hassas ısı KJ/Kg = 183.3
3.
Buhar-faz diyagramı, buhar tablosunda sağlanan verilerin grafiksel gösterimidir. Buhar-faz diyagramı, çeşitli basınçlara karşılık entalpi ve sıcaklık arasındaki ilişkiyi sağlar. Sıvı Entalpi hf. Bu, faz diyagramındaki A-B çizgisini temsil eder. Su, 0o C'den ısı alırken, tüm sıvı entalpisini faz diyagramındaki A-B doygun su çizgisinde alır.

Doygun Buharın Entalpi (hfg): Herhangi bir ek ısı eklentisi, fazın doygun buhara değişmesine neden olur ve faz diyagramındaki (hfg) ile temsil edilir, yani B-C.

Kuru Kesir (x): Isı uygulandığında, sıvı buhar fazına dönüştürmeye başlar ve karışımın kuru kesiri artmaya başlar, yani birliğe doğru gider. Faz diyagramında, karışımın kuru kesiri BC çizgisinin tam ortasında 0.5'tir. Benzer şekilde, faz diyagramındaki c noktasında kuru kesir değeri 1'dir.

C-D çizgisi, c noktası doygun buhar çizgisindedir, herhangi bir ek ısı eklentisi buhar sıcaklığını artırır, yani buhar süper ısıtmanın başlangıcı C-D çizgisi ile temsil edilir.
Sıvı Bölgesi → Doygun sıvı çizgisinin sol tarafındaki bölge
Süper Isıtma Bölgesi → Doygun buhar çizgisinin sağ tarafındaki bölge
İki Faz Bölgesi → Doygun sıvı ve doygun buhar çizgisi arasındaki alan, farklı kuru kesirlere sahip sıvı ve buhar karışımıdır.
Kritik Nokta → Doygun sıvı ve doygun buhar çizgilerinin buluştuğu zirve noktadır. Kritik noktada buharlaşma entalpisinin sıfıra indiği an, bu, suyun kritik noktada ve sonrasında doğrudan buhar haline geldiğini ifade eder.
Sıvının ulaşabileceği veya var olabileceği maksimum sıcaklık, kritik noktaya eşdeğerdir.
Kritik Nokta Parametreleri → Sıcaklık 374.15oC
Basınç → 221.2 bar

Bu değerlerin üstündeki değerler, Rankine döngüsünün verimliliğini artırmak için kullanışlıdır.

Açıklama: Orijinali saygıya değer, iyi makaleler paylaşılabilir, eğer kopya hakkı iaçığı varsa lütfen silme isteği veriniz.