Rankine ciklus zárt hőváltók esetén és Rankine ciklus kogeneráció

Rankine-ciklus zárt hőváltókkal

A zárt hőváltókkal felszerelt Rankine-ciklus számos előnnyel bír, és a modern erőművekben általánosan használják. A zárt hőváltó közvetett hőátadás módszerét alkalmazza, azaz a törzsből kivont gőz vagy kivonatgőz közvetetten átadja a hőt a hőváltóban található víznek. Mivel a gőz és a víz nem keverednek közvetlenül, a gőz- és vízkörök különböző nyomások mellett működnek. A zárt hőváltó a T-s diagramon a következőképpen jelenik meg, mint látható az alábbi 1. ábrán.

Elméletileg vagy ideálisan a zárt hőváltóban a hőátadás úgy történik, hogy a víz hőmérséklete megegyezik a kivonatgőz szenvedési hőmérsékletével (a víz hőmérsékletének növelése).

Azonban a gyakorlatban a víz hőmérséklete általában kissé alacsonyabb, mint a kivonatgőz szenvedési hőmérséklete. Az ok az lehet, hogy pár fok hőmérsékleti gradiens szükséges a hatékony és effektív hőátadáshoz.


A hőváltó tömlőjéből származó kondenzált gőz továbbítódik a következő (alacsony nyomású) hőváltóba, vagy néha a kondenzátomba.

Nyílt és zárt hőváltók összehasonlítása

A nyílt és zárt hőváltók a következők szerint különböznek:

A modern erőművek kombinált nyílt és zárt hőváltókat használnak, hogy maximalizálják a ciklus termikus hatékonyságát.

Többcélszerűség jelensége

A mérnöki termodinamika a hő értékes formájának (munka) átalakítására koncentrál. Az erőművekben ezt a vizet, a munkafolyamatot, átadva végezik. Tehát a cél a gőz hőjének elkerülése a gőzturbínák kondenzátoraiban. Ez lehetséges, ha találunk módját a kondenzátorként használt alacsony nyomású gőz felhasználására.

Többcélszerűség az a fogalom, amely a gőz hőjének hasznos célra való felhasználását jelenti, ahelyett, hogy elveszítetné (jelenleg a kondenzátorokban veszti el).

A többcélszerűség, más néven Kombinált Hő- és Elektromű (CHP), a hő- és energiaegyszerre termelését jelenti azoknak az iparágaknak, amelyek folyamati hőforrásként szükséges gőzt használnak. A többcélszerűségben a hő- és energiafelhasználás olyan hatékony, hogy a hatékonysága 90%-kal vagy annál is nagyobbnak tekinthető. A többcélszerűség energia megtakarítást jelent.

A többcélszerűség nagy mennyiségű gőz elvesztésének csökkentését és a hő formájában való felhasználását teszi lehetővé számos eszközben. A papír- és háztartási, kémiai, textil- és szállfényipar, valamint a cementgyárak a többcélszerűség-rendszerrel rendelkeznek a folyamati hőforrásként szükséges gőzhez. A folyamati hőforrásként szükséges gőz igénye a fenti iparágakban 4-5 kg/cm2 körül van, a hőmérséklete pedig 150-180oC körül.

A papír, kémiai és textiliparágak elektromos energiát és folyamati gőzt igényelnek a céljuk eléréséhez. Ezért a többcélszerűség-rendszer telepítésével könnyen teljesíthető ez az igény.

A keteltartályban belüli hőmérséklet 800oC és 900oC közötti, és az energia a vizetől a gőznek a 105 bar nyomású és 535oC hőmérsékletű gőz termelésére átadódik a többcélszerűség-rendszerekben. Ezek a paraméterek szerinti gőz nagyon jó minőségű energiaforrás, és először a gőzturbínában használják munka termelésére, majd a turbina kimeneti (alacsony minőségű energia) a folyamati gőz igényeinek kielégítésére használható.

A többcélszerűség-rendszer ismert azzal, hogy a villamos energia igényeit kielégíti, miközben a folyamati gőz igényeit is kielégíti az ipari folyamatokban.

A folyamati hőigény Qp például 5.0 Kg/cm2 körül 100 kW-nál. A 5.0 Kg/cm2 folyamati gőz igény kielégítéséhez a gőzt a turbínában addig bővítik, amíg a gőz nyomása 5.0 Kg/cm2-re csökken, és így körülbelül