لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات:72

- توسعه در سيکل بخار مدرن

1-1-1- سيکل بخار

يک نيروگاه که در آب پروسه هاي مختلف ترموديناميک را طي مي کند ، با استفاده از يک سيکل بسته بخار عمل مي کند. شکل 21-1 يک طرح پيشرفته بخار را به صورت ساده نمايش مي دهد که در اغلب مراحل اصلي وجود دارد. نصف سيکل شامل بويلر (يا منبع گرما ) و متعلقات آن است و مابقي آن شامل توربين، اجزاء توربين ، ژنراتور ، کندانسور ، پمپ آب تغذيه و گرم کن هاي آب تغذيه است.

ابتدا طرح بويلر در سيکل را بررسي مي کنيم . درام بويلر بعنوان تغذيه کننده آب است که در آن آب بجوش مي آيد و به بخار اشباع خنک تبديل مي شود. سپس اين بخار خشک در سوپر هيتر گرماي بيشتري مي بيند و سپس وارد محفظه ي HP توربين مي شود.

 بخار با انرژي گرمايي زياد درتعيين منبسط مي شود و مقدار زيادي از انرژي خود را به شافت توربين انتقال مي دهد. شافت توربين نيز يک ژنراتور را به چرخش در آورده و باعث توليد برق مي شود. بخاري که از محفظه ي HP خارج مي شود و به بويلر بر گردانده شده و در آنجا دوباره گرم مي شود و بخار گرم شده قبل از ورود به کندانسور وارد محفظه هاي IP و LP توربين مي گردد.

در کندانسور تعداد زيادي سطوح مبدل گرما وجود دارد و بخار با انتقال گرماي نهان تبخير خود به آب سرد، تقطير مي شود. جريان اصلي بخار که حالا در کندانسور تقطير شده است در حالت مايع با فشار تقريباً اشباع مي باشد.

اين آب از کندانسور خارج و به چاه آب گرم مي ريزد. آب درون چاه آب گرم به وسيله ي پمپ تخليه ي کندانسور تا فشار گرم کن آب تغذيه ي اول پمپ آب تغذيه تا فشار گرم کن آب تغذيه ببعدي پمپ مي گردد.

در سيکلهاي مدرن باز يافتي مقداري از بخاري را که از توربين عبور مي کند از يکسري نقاط خاصي بعد از پرده هاي متحرک خاص بيرون مي کشند و به گرم کن هاي آب تغذيه مي فرستد. اين بخار براي گرم کردن آب تقطير شده وارد هيترهاي LP و HP مي شود. پمپ تغذيه کننده ي بويلر فشار آب را به سطحي که از فشار درام بيشتر است، افزايش مي دهد تا افت فشار در مدار بويلر و هيترهاي HP جبران شود.

2-1-1- سيکل رانکين

براي رسيدن به يک سيکل کاربردي و عملي بايد يک سيکل بخار پايه مانند سيکل رانکين را توسعه و تکامل داد. به منظور نمايش سيکل هاي مختلف قدرت، از دياگرامهاي دما- آنتروپي (T-S) و آنتالپي – آنتروپي (H-S) استفاده خواهد شد. براي درک خواص ترموديناميکي سيکل پارامترهاي آنتروپي و آنتالپي تعريف شده است. بهرحال در تشريح سيکلهاي بخار مروري بر پارامترهاي آنتروپي مفيد است.

آنتروپي يک خاصيت مستقل بخار است که وقتي گرما داده مي شود زياد مي گردد و وقتي گرما از بخار گرفته مي شود. کاهش مي يابد و مانند دما اگر گرما منتقل شود مقدارش در تغيير آنتروپي ضرب مي شود و باعث برابري بين مقدار انتقال گرما مي گردد.

حال به بررسي يک سيکل ساده بخار رانکين که بهصورت شماتيک در شکل 22-1 نمايش داده شده و دياگرام (T-S) آن در شکل (23-1 آمده است مي پردازيم.

آب بوسيله پمپ آب تغذيه به بويلر پمپ وارد مي شود (مرحله A تا B). در يک سيکل ايده آل رانکين در پمپ افزايش دما وجود نداشته و نقاط A و B بر هم منطبق هستند. سپس آب گرم مي شود تا بخار خشک اشباع توليد شود (مرحل B تا C) . بخار خشک اشباع بصورت ايزونتروپيک ، بدون هيچ افتي در توربين انبساط مي يابد. بنابراين در مرحله C تا D در امتداد شافت توربين کار توليد مي شود . سر انجام گرماي بخار مرطوب خارج شده از توربين در کندانسور گرفته شده و دوباره به آب تبديل مي شود(مرحله D تا A ).

گرماي درون بويلر يا انرژي که صرف آن شده بصورت سطح EABCDF در دياگرام (T-S) نمايش داده شده است. کار انجام شده در طي سيکل در چند ضلعي ABCD نمايش داده شده و گرماي گرفته شده توسط کندانسور هم با مستطيل ADFE نمايش داده شده است.

بنابراين بازده گرمايي يک سيکل رانکين بر اساس شکل 23-1 به صورت زير است:

 با وجود اينکه کاهش اصلي و عمده در هزينه واحدهاي الکتريکي انجام مي شود، ملاحظات اقتصادي در بازده سيکل يکي از فاکتورهاي اصلي است که قبل از توسعه و تکامل در سيکل در نظر گرفته مي شود.

ديگر عامل مهم در انتخاب يک سيکل شرايط گوناگون گرمايي است. تاثير تغييرات شرايط گرمايي به طور کامل در بخش 3-3- اين فصل آمده است، با اين حال بد نيست هنگامي که شرايط گرمايي سيکل تغيير مي کند موارد زير را در نظر بگيريم.

• بخار اشباع نبايد وارد کندانسور شود يعني نقطه D بايد داخل مرز بخار باشد(شکل 23-1).
• رطوبت خروجي در آخرين طبقه توربين نبايد بيش از 12%باشد يعني بايد کمتر از 12% باشد.
• خواص مواد ، ماکزيمم دما در سيکل را محدود مي کند.

3-1-2- استفاده از سوپر هيتر در سيکل عملي

اين تحول در سيکل رانکين براي رسيدن به سيکل بخار، عملي بالا بردن دما و فشار بخار درون توربين است. سيکل بخار سوپر هيتر به صورت شماتيک در شکل 24-1 نشان داده شده و دياگرام T_S آن در شکل 25-1 آمده است. در يک سيکل سوپر هيت بخار خشکي که از درام بويلر خارج مي شود قبل از ورود به توربين خيلي گرمتر مي شود براي همان کيفيت بخار ورودي به کندانسور ، يعني نقطه ي D، افزايش کار انجام شده در شکل 25-1 نشان داده شده است. گرماي مبادله در کندانسور با سيکل رانکين مساوي است، بنابراين يک افزايش در راندمان سيکل حاصل مي شود.