Mfano wa Rankine kwa Heaters ya Maji ya Kupakuli na Mfano wa Rankine wa Cogeneration

Rankine Cycle na na Closed Feed Water Heaters

Rankine cycle na na closed feed water heaters anapata faida zake na inatumika kwa ujumla katika vituo vya umeme vya sasa. Closed feed water heater hutumia njia ya kutumaini moto kwenye mapitio, yaani, moto uliochukua au uliofikia kutoka kwa turbine hutoa moto wake kwa njia ya mapitio kwa maji ya kujiwakisha katika heat exchanger ya shell na tube. Tangu steam na maji hayajamix kwa moja, basi tawi la steam na tawi la maji yana viwango tofauti. Closed feed water heater katika mzunguko unachopigwa kama T-s diagram kama inavyoonyeshwa chini kwenye Fig:1.

Kwa teori au kwa kutosha, kutumaini moto kwenye closed feed water heater lazima liwe kwa njia ambayo hii itafanya joto la maji ya kujiwakisha likaribishe kwa joto la saturation la extraction steam (kutumaini moto kwenye maji ya kujiwakisha).

Lakini katika mifano ya upatikanaji wa kazi, joto sauti ambalo maji ya kujiwakisha yanaweza kupata kunaonekana kubwa kidogo kuliko saturation-temperature ya steam. Sababu hiyo inaweza kuwa kwa sababu ya temperature gradient kidogo inahitajika kwa kutumaini moto kwa fasihi na ufanisi.


Hii condensate au condense steam kutoka kwenye heater shell itapelekwa kwenye heater ijayo (low-pressure) katika mzunguko au mara nyingi kwenye condenser.

Toa Taasisi Kati ya Open na Closed Feed Water Heater

Open na closed feed water heaters zinaweza kutofautiana kama ifuatavyo:

Vituo vyote vya umeme vya sasa vinatumia combination ya open na closed feed water heaters ili kuboresha thermal efficiency ya mzunguko.

Cogeneration Phenomenon

Engineering thermodynamics inaangalia kutumaini aina ya energy (moto) kwa kazi. Katika vituo vya umeme, hii hutendeka kwa kutumaini moto kwenye working fluid kilichojulikana kama maji. Hivyo, lengo ni kutokujiondoa moto wa steam katika steam turbine condensers. Hii inaweza kuwa inawezekana kama tutapata njia za kutumia low-pressure steam inayoelekea condenser.

Cogeneration ni concept ya kutumaini moto wa steam kwa mtazamo mzuri, isipokuwa kutokujiondoa (kwa sasa inajiondoa katika condensers).

Cogeneration inamaanisha Combined Heat and Power (CHP) ambayo ni kutengeneza moto na nguvu pamoja kwa industry ambayo inahitaji process heating steam. Katika cogeneration plant, moto na nguvu zote zinatumika kwa usawa ili kuboresha ufanisi wake kusudi kwamba awe kubwa zaidi ya 90% au zaidi. Cogeneration inatoa energy savings.

Cogeneration inatoa upunguzi wa kutokujiondoa steam kubwa na hii inaweza kutumika katika vifaa vingine kwa njia ya moto. Industries nyingi kama paper na pulp, chemical, textile na fiber na cement zinategemea kwenye cogeneration plant kwa process heating steam. Process heat steam requirement katika industries zifuatazo zina kuwa kwa kiwango cha 4 hadi 5 kg/cm2 kwenye joto kubwa zaidi ya 150 hadi 180oC.

Industries za paper, chemical na textile zinahitaji electric power na process steam kufanya maisha yao. Hivyo hii inaweza kufanyika kwa urahisi kwa kutengeneza cogeneration power plant.

Joto ndani ya boiler ni kubwa zaidi ya 800oC hadi 900oC na energy inatumika kwenye maji kugawa steam ya viwango 105 bar na joto kubwa zaidi ya 535oC kwa cogeneration power plants. Steam yenye vipimo haya huonekana kama chanzo chenye energy nzuri na hii inatumika kwanza kwenye steam turbine kwa kutengeneza nguvu na exhaust ya turbine (energy ya chini) inatumika kufanikiwa process steam.

Cogeneration plant inamaanisha kutegemea kwa kutengeneza nguvu wakati hujifunza process steam requirement ya Industrial processes.

Ideal steam-turbine cogeneration inaelezea kwenye figure 2 juu. Tusimame tu kuwa process heat requirement Qp ni kwa 5.0 Kg/cm2 kwenye 100 KW. Ili kufanikiwa process steam requirement kwa 5.0 Kg/cm2 steam inaexpand kwenye turbine hadi viwango vya steam kukata kwa 5.0 Kg/cm2 na hii inategemea kwa kutengeneza nguvu kubwa zaidi ya 20 KW.

Condensate kutoka kwenye process heater inarecycle kembali kwenye boiler kwa cyclic operation. Pump work required kwa kutumaini viwango vya feed the water katika mzunguko inachukuliwa kama ndogo sana kwa hiyo haihitajiki.

Energy zote zinazotumika kwenye working fluid katika boiler zinatumika kwenye steam turbine au kwenye process plant, hivyo utilization factor ya cogeneration plant ni:

Ambapo,
Q