วงจรแรงคิน: คืออะไร? (ทฤษฎีกับความเป็นจริง + แผนภาพ T-s)

วงจรแรงคินคืออะไร

วงจรแรงคินเป็นวงจรกลไกที่ใช้ในโรงไฟฟ้าเพื่อแปลงพลังงานความดันของไอน้ำเป็นพลังงานกลผ่านกังหันไอน้ำ องค์ประกอบหลักของวงจรแรงคินได้แก่ กังหันไอน้ำที่หมุน พัมป์เตาเผา เครื่องควบแน่นแบบไม่เคลื่อนที่ และเตาเผา

เตาเผาใช้ในการทำให้น้ำร้อนเพื่อผลิตไอน้ำตามความดันและความร้อนที่จำเป็นสำหรับการผลิตพลังงานจากกังหัน

ไอน้ำที่ออกจากกังหันถูกนำไปยังเครื่องควบแน่นแบบแนวราบหรือแนวตั้งเพื่อควบแน่นไอน้ำเป็นน้ำกลับไปยังเตาเผาผ่านพัมป์เตาเผาเพื่อทำความร้อนอีกครั้ง

หากเราลองมองภาพรวม เราจะเข้าใจว่าวงจรในโรงไฟฟ้าทั่วไปมีลักษณะอย่างไร

วงจรในโรงไฟฟ้าทั่วไป

พลังงานไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยใช้วงจรไอน้ำในโรงไฟฟ้า โดยใช้เชื้อเพลิงเช่น ถ่านหิน ลิกไนต์ ดีเซล น้ำมันเตาหนัก ตามความพร้อมและต้นทุน การไหลของวงจรไอน้ำแสดงดังนี้

โรงไฟฟ้าทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นระบบย่อยต่อไปนี้

• ระบบย่อย A: แบ่งเป็นส่วนประกอบหลักของโรงไฟฟ้า (กังหัน, เครื่องควบแน่น, พัมป์, เตาเผา) สำหรับการผลิตพลังงาน

• ระบบย่อย B: แบ่งเป็นปล่องระบายอากาศ ซึ่งใช้สำหรับระบายก๊าซเสียออกไปยังชั้นบรรยากาศ

• ระบบย่อย C: แบ่งเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับแปลงพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า

• ระบบย่อย D: แบ่งเป็นระบบน้ำเย็นสำหรับดูดซับความร้อนของไอน้ำที่ถูกปฏิเสธในเครื่องควบแน่นและเปลี่ยนสถานะของไอน้ำเป็นของเหลว (คอนเดนเซท)

เราจะทำการวิเคราะห์ระบบย่อยภายในวงจรโรงไฟฟ้านี้ที่เกี่ยวข้องกับวงจรแรงคิน

ข้อจำกัดทางปฏิบัติหลายประการที่เกี่ยวข้องกับวงจรคาร์โนต์สามารถแก้ไขได้อย่างสะดวกในวงจรแรงคิน

วงจรแรงคินแบบ 이상

ในวงจรไอน้ำ หากสารทำงานในวงจรไอน้ำผ่านส่วนประกอบต่างๆ ของโรงไฟฟ้าโดยไม่มีความไม่สมบูรณ์และแรงดันลดลงจากการเสียดทาน แล้ววงจรนั้นเรียกว่า วงจรแรงคินแบบอุดมคติ

วงจรแรงคินเป็นวงจรพื้นฐานสำหรับโรงไฟฟ้าทั้งหมดที่สารทำงานเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นไอน้ำและกลับกันอย่างต่อเนื่อง

แผนภาพ (p-h) และ (T-s) มีประโยชน์ในการเข้าใจการทำงานของวงจรแรงคินร่วมกับคำอธิบายดังต่อไปนี้:

1-2-3 การถ่ายเทความร้อนที่ความดันคงที่ในเตาเผา

เตาเผาเป็นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนขนาดใหญ่ที่เชื้อเพลิงที่ปล่อยความร้อน เช่น ถ่านหิน ลิกไนต์ หรือน้ำมัน ถ่ายเทความร้อนอย่างอ้อมๆ ให้กับน้ำที่ความดันคงที่ น้ำเข้าสู่เตาเผาจากพัมป์เตาเผาในสภาพของเหลวที่ถูกอัดที่จุด 1 และถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิอิ่มตัวตามที่แสดงในแผนภาพ T-s ที่จุด 3

สมดุลพลังงานในเตาเผา หรือพลังงานที่เพิ่มในเครื่องกำเนิดไอน้ำ,
qin= h3-h1

3-4 การขยายตัวแบบไอโซเอนโทรปิกในกังหัน

ไอน้ำจากทางออกเตาเผาเข้าสู่กังหันที่จุด 3 ซึ่งขยายตัวแบบไอโซเอนโทรปิกผ่านใบพัดกังหันที่หมุนและไม่เคลื่อนที่เพื่อสร้างงานในรูปของการหมุนของกังหันที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
งานที่กังหันส่งมอบ (ละเว้นการถ่ายเทความร้อนกับสภาพแวดล้อม)
Wturbine out= h3-h4

4-5 การปฏิเสธความร้อนที่ความดันคงที่ในเครื่องควบแน่น

ที่จุด 4 ไอน้ำเข้าสู่เครื่องควบแน่น การเปลี่ยนสถานะเกิดขึ้นเมื่อไอน้ำควบแน่นเป็นของเหลวที่ความดันคงที่ในเครื่องควบแน่นโดยถ่ายเทความร้อนของไอน้ำไปยังน้ำที่ไหลผ่านท่อของเครื่องควบแน่น การเปลี่ยนสถานะเกิดขึ้นในเครื่องควบแน่น และสารทำงานที่ออกจากเครื่องควบแน่นอยู่ในสภาพของเหลวและถูกทำเครื่องหมายเป็นจุด 5
ความร้อนที่ปฏิเสธในเครื่องควบแน่น, qout= h4-h5

5-1 การอัดแบบไอโซเอนโทรปิกในพัมป์

น้ำออกจากเครื่องควบแน่นที่จุด 5 และเข้าสู่พัมป์ พัมป์นี้เพิ่มความดันของน้ำโดยการใส่งานระหว่างกระบวนการ ในหน่วยที่มีขนาดเล็กและปริมาตรเฉพาะต่ำ งานเล็กน้อยนี้สามารถละเว้นได้เมื่อเทียบกับงานที่ออกมาจากกังหันไอน้ำ
งานที่ทำบนพัมป์ต่อน้ำหนัก 1 กิโลกรัม W51= h