Rankine tsükkel suletud vedeliku soojenditega omab oma eeliseid ja seda kasutatakse kõigis modernsetes elektrijaamades. Suletud vedeliku soojendite puhul toimub soojusülekandmine kaudse viisil, st turbiinist välja võetud aastehing tõstab oma soojust kaudsesti vedeliku temperatuuri selli- ja tübi soojusvahetusseadmes. Kuna aastehing ja vesi ei seko otse, siis on nende ringid erinevatel rõhutel. T-s diagrammil on suletud vedeliku soojendit esitatud järgmiselt näitusena 1.
Teoreetiliselt või ideaalselt peaks suletud vedeliku soojendites soojusülekandmine toimuma nii, et vedeliku temperatuur tõstaks aastehingu südatemperatuurile (vedeliku soojendamine).
Kuid tegelikus töö käigus saab vedeliku temperatuur tavaliselt veidi väiksemaks kui aastehingu südatemperatuur. Põhjuseks võib olla see, et mõningane temperatuurigradiend on vajalik efektiivseks ja tõhusaks soojusülekandmiseks.
See kondenseeritud aastehing või aastehingu kondenseeritud osa edastatakse järgmisele (madala rõhu) soojendile tsüklis või mõnikord kondenseerijasse.
Ava- ja suletud vedeliku soojendite eristamine:
Avatud vedeliku soojend |
Suletud vedeliku soojend |
Lihtne ja avatud |
Rohkem keerukas disain |
Hea soojusülekandekarakteristik |
Vähem tõhus soojusülekandeline |
Otsene segunemine aastehinguga ja vedeliku temperatuur rõhupääl |
Kaudne segunemine vedeliku ja aastehingu soojusvahetus selgitellise ja tübiga soojusvahetuses. |
Pump on vajalik vedeliku üleviimiseks järgmise etappi tsüklis. |
Suletud vedeliku soojendite pumpid ei ole vajalikud ja neid saab juhtida rõhuerinevusega erinevate soojendite vahel tsüklis. |
Vajab rohkem ala |
Vajab vähem ala |
Odavam |
Kallisem |
Kõik modernsed elektrijaamad kasutavad ava- ja suletud vedeliku soojendite kombinatsiooni, et maksimeerida tsüklite termilist tõhusust.
Insenerithermoodünaamilis vaadeldakse soojuse (energia) muundamist tööks. Elektrijaamades toimub see vedeliku (vee) abil. Eesmärk on vältida aastehingu soojuse raiskamist aastehingu kondenseerijates. See on võimalik, kui leidetakse viis madala rõhu aastehingu kasutamiseks kondenseerijasse lähevast aastehingust.
Koogeneratsioon on mõiste, mis hõlmab aastehingu soojuse kasutamist kasutatava eesmärgi jaoks, mitte selle raiskamist (praegu raisatakse kondenseerijates).
Koogeneratsioon tähendab Soja ja Energia Koos (SEE), mis on soja ja energia samal ajal tootmine tööstusharude jaoks, kes vajavad protsessisoojendamiseks aastehingut. Koogeneratsiooniplantides kasutatakse nii soja kui ka energiat vastutustundlikult, nii et selle tõhusus võib olla 90% või kõrgem. Koogeneratsioon pakub energiatasuvust.
Koogeneratsioon võimaldab suure aastehingu raiskamise vähendada ja seda saab kasutada paljudes seadmetes soojuse kujul. Enamus tööstusharude, nagu paber ja pulp, keemia, tekstiil ja kiud, tsüment, sõltub koogeneratsiooniplantidest protsessisoojendamiseks. Protsessisoojendamiseks vajalik aastehing jääb umbes 4-5 kg/cm2 temperatuuril umbes 150-180°C.
Paber-, keemia- ja tekstiilitööstused vajavad nii elektrienergiat kui ka protsessiaastehingut. Seda nõuet saab lihtsalt rahuldada koogeneratsiooniplanti paigaldamisel.
Kuubi sees on temperatuur umbes 800-900°C ja energia edastatakse veele, et luua 105 bar'i rõhuga ja 535°C temperatuuriga aastehing koogeneratsiooniplantide jaoks. Sellised parameetridega aastehing loetakse väga heaks energiaallikaks ja seda kasutatakse esmalt aastehinguturbina toodmiseks, millest saadud aastehingu (madala kvaliteediga energia) kasutatakse protsessiaastehingu vajaduse rahuldamiseks.
Koogeneratsiooniplant on tuntud selle poolest, et rahuldab energianõudeid, täites tööstusprotsesside protsessiaastehingu nõudeid.
Ideaalne aastehinguturbina koogeneratsioon on näidatud ülaltoodud joonisel 2. Olgu, et protsessisoojuse nõue Qp on 5.0 Kg/cm2 umbes 100 KW. Et rahuldada 5.0 Kg/cm2 protsessiaastehingu nõudlust, laiendatakse aastehingut turbina sees kuni aastehingu rõh kahaneks 5.0 Kg/cm2 ja see toodab umbes 20 KW tugevat.
Protsessikütaja kondensaadist taaskasutatakse kuubi töötsükli jaoks. Vedeliku rõhu tõstmiseks vajalik pompitöö peetakse väikeks, nii et seda ei arvestata.
Kõik energia, mis edastatakse töökereele kuubis, kasutatakse kas aastehinguturbina või protsessiplantis, nii et koogeneratsiooniplandi kasutussuhet on:
<
