Rankine cikls ar aizvērtiem ūdens sildītājiem piedāvā savus priekšrocības un tiek visbiežāk izmantots visos modernajos elektrostacijās. Aizvērtais ūdens sildītājs izmanto nepārtrauktu siltuma pārnesešanas veidu, t.i. tvaika turbinā noņemts vai izvilktais tvaiks nepārtraukti nodod savu siltumu ūdenim cilindra un rūpju siltummainītājā. Tā kā tvaiks un ūdens tiek nesakārtoti sumaišanā, gan tvaika, gan ūdens ceļi ir dažādā spiedienā. Aizvērts ūdens sildītājs ciklā tiek attēlots T-s diagrammā, kā parādīts zemāk Fig:1.
Teorētiski vai ideāli siltuma pārnešana aizvērtā ūdens sildītājā jānotiek tā, lai ūdens temperatūra tiktu paaugstināta līdz izvilktā tvaika satura temperatūrai (sildot ūdeni).
Tomēr reālā stacijas darbībā maksimālā temperatūra, ko var sasniegt ūdens, parasti ir nedaudz mazāka nekā satura temperatūra tvaikam. Iemesls var būt tam, ka nepieciešams pāris grādi temperatūras gradient, lai efektīvi un efektīvi notiktu siltuma pārnešana.
Šis kondensāts vai kondensētais tvaiks no sildītāja cilindra tiek pārnest nākamajam sildītājam (ar zemu spiedienu) ciklā vai dažreiz kondensoram.
Atvērti un aizvērti ūdens sildītāji var tikt atšķirti šādi:
Atvērts ūdens sildītājs |
Aizvērts ūdens sildītājs |
Atvērts un vienkāršs |
Sarežģītāks dizains |
Labas siltuma pārnesešanas īpašības |
Mazāk efektīva siltuma pārnešana |
Tiesa tvaika un ūdens maišana spiediena rezervuārā |
Nepārtraukta ūdens un tvaika maišana cilindra un rūpju siltummainītājā. |
Pompe ir nepieciešama, lai pārnestu ūdeni nākamajā posmā ciklā. |
Aizvērtiem ūdens pompām nav nepieciešamas pompas un tās var strādāt ar spiediena atšķirību starp dažādiem sildītājiem ciklā. |
Nepieciešama lielāka platība |
Nepieciešama mazāka platība |
Lētāks |
Dārgāks |
Visas modernās elektrostacijas izmanto atvērto un aizvērto ūdens sildītāju kombināciju, lai maksimizētu cikla termisko efektivitāti.
Inženierzinātnes termodinamika skatās uz vērtīgas enerģijas formas (siltuma) pārveidošanu darbībā. Elektrostacijās tas notiek, nododot to darba šķidrumam, kas sauc par ūdeni. Tātad mērķis ir izvairīties no tvaika siltuma zudēšanas tvaika turbinās. Tas ir iespējams, ja atrada veidu, kā izmantot zema spiediena tvaiku, kas iet uz kondensoru.
Kogenerācija ir siltuma izmantošanas koncepts, lai to izmantotu noderīgai mērķtiecībai, nevis to izmestu (pašlaik izmesta kondensoros).
Kogenerācija nozīmē Kombinētu Siltumu un Enerģiju (KSE), t.i., siltuma un enerģijas vienlaikus ražošanu rūpniecībai, kurai nepieciešams procesa sildīšanas tvaiks. Kogenerācijas rūpnīcā gan siltums, gan enerģija tiek godīgi izmantoti, tāpēc tā efektivitāte var sasniedzt 90% vai vairāk. Kogenerācija piedāvā enerģijas taupību.
Kogenerācija piedāvā lielu tvaika izmēšanas samazināšanu, un to var izmantot daudzos ierīču formās kā siltumu. Dažas no rūpniecībām, piemēram, papīra un celuloza, ķīmija, tekstilvāki un cementa rūpniecība, atkarīgas no kogenerācijas rūpnīcas procesa sildīšanas tvaika. Procesa siltuma tvaika prasība minētajās rūpniecībās ir aptuveni 4 līdz 5 kg/cm2 temperatūrā apmēram 150 līdz 180°C.
Papīra, ķīmiskā un tekstilrūpniecība prasa gan elektrisko enerģiju, gan procesa tvaiku, lai sasniegtu savus mērķus. Šo prasību var viegli apmierināt, instalējot kogenerācijas enerģijas rūpnīcu.
Kettle iekšpusē temperatūra ir aptuveni 800°C līdz 900°C un enerģija tiek nodota ūdenim, lai ražotu tvaiku ar spiedienu 105 bar un temperatūru aptuveni 535°C kogenerācijas enerģijas rūpnīcām. Tvaiki ar šādiem parametriem tiek uzskatīti par ļoti laba kvalitātes enerģijas avotu un tāpēc tiek vispirms izmantoti tvaika turbinā, lai ražotu enerģiju, un turbinas izplūde (zemas kvalitātes enerģija) tiek izmantota, lai apmierinātu procesa tvaika prasības.
Kogenerācijas rūpnīca ir pazīstama ar to, ka tā apmierina enerģijas prasības, apmierinošas industriālo procesu tvaika prasības.
Ideālais tvaika turbinas kogenerācijas process ir parādīts augšējā 2. diagrammā. Pieņemsim, ka procesa siltuma prasība Qp ir 5.0 Kg/cm2 aptuveni 100 KW. Lai apmierinātu procesa tvaika prasību 5.0 Kg/cm
