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理想再生朗金循环的基本概念

我们正在讨论"朗肯循环再生的概念“在我们最近的文章中,我们讨论了再生的基本概念。我们也画了一个简单的朗金循环我们也学习了提高朗金循环效率的概念。

所以,今天我们将把再生的概念应用到朗金循环中我们将看到如何提高朗金循环的效率。当我们将再生的概念应用于简单的朗金循环时,我们将有一个修正的朗金循环,它将被称为理想再生循环。

所以让我们看看在这篇文章的帮助下理想的再生周期

让我们首先在这里画一个简单的朗金循环来刷新简单朗金循环中热量的增加和热量的减少的基本概念,然后我们将通过画理想再生循环的框图来理解理想再生循环的概念。
正如我们在之前的文章中所研究的,在4-1的过程中,简单的Rankine循环会增加热能,而在2-3的过程中会拒绝热能。让我们回想一下卡诺循环,我们在那里讨论过,热量是等温增加的,热量也是等温减少的。在简单的朗金循环中,热能将等温排出,但热能不会等温加入到工作流体中。

从简单的朗金循环中我们可以看出,热量在恒定的温度下部分被加入,其余的热量在不同的温度下被加入到工质中,这是朗金循环与卡诺循环概念的主要偏差。

因此,朗金循环的效率要低于卡诺循环的效率。

郎肯循环等蒸汽动力循环,我们研究了供热的早期平均温度的概念在我们最近的文章中,我们得出结论,我们将不得不增加供热的平均温度以提高郎肯循环的效率。

通过增加过热、再热或使用更高温度和更高压力的蒸汽,可以提高朗肯循环的平均加热温度。

简单地说,如果我们可以通过提高朗金循环的最高温度即T1来提高朗金循环的平均加热温度。

这里我们必须注意到,加热温度只能提高到一个极限,因为它将受到各种实际参数的限制,如涡轮叶片的材料性能。

如果我们将朗肯循环的最高温度T1提高到某一水平以上,即最高允许温度T1,而不能提高温度T,涡轮叶片材料将不能令人满意地工作1超出这个最高允许温度。

我们也可以通过增加锅炉压力来提高朗肯循环的效率,因为增加热能添加的温度范围。

从上面的朗金循环中我们可以看出,在工作流体处于液相或显热或过冷区域时,会有相当数量的热能被添加到工作流体中。在最高温度,即温度为T时,只会增加较少的热量1

如果我们想提高循环的效率,我们必须意识到所有的热能必须在循环的最高温度下提供,即温度T1在这一周期,因此我们将不得不认为的方法我们可以允许在锅炉的给水进入状态5这所有的热能由锅炉工作流体在最高温度将兰金循环即T1在这种情况下。

让我们看一下理想再生循环的框图

如果我们可以利用膨胀过程中流经汽轮机1-2的高温蒸汽的热能,将给水从4加热到5,那么锅炉提供的所有热能将在循环的最高温度下完成。

因此,平均加热温度为T1因为锅炉提供给工作流体的所有热能都将在最高温度T下完成1过程5到1。

因此,在汽轮机膨胀过程1-2中,离开给水泵的给水将以与蒸汽流动方向相反的方向在汽轮机的机壳周围循环。

朗肯循环再生的基本概念是,在过程1-2中,我们必须安排用流经汽轮机的高温蒸汽加热离开给水泵的给水。

让我们看看在下列框图的帮助下,一个理想的再生循环的安排
如果给水将达到干燥饱和液态,通过接收热量从高温蒸汽流经涡轮,在进入到锅炉然后所有热能由锅炉提供工作流体将在完成周期的最高温度,因此加热将T的平均温度1因此在这种情况下兰金循环的效率会更高。

我们必须注意这里,上面的解决方案提高效率的兰金循环再生的概念几乎是不合适的,因为它将是非常困难的设计换热器适用于以上解决方案也在涡轮的最后阶段会有增量中水分的含量蒸汽。

如果考虑兰金循环实际再生过程的情况,高温高压蒸汽将以状态1进入汽轮机。整个蒸汽不会通过汽轮机膨胀到凝汽器压力,但也有一定数量的蒸汽会通过汽轮机的各个点提取出来,用于加热给水,剩余的蒸汽会膨胀到凝汽器压力。

用再生的概念加热给水的装置称为给水加热器。

我们将讨论带给水加热器的蓄热循环在我们的下一个帖子。
你有什么建议吗?请在评论框中留言。

参考:

P. K. Nag的工程热力学
Som s.k.教授的工程热力学
图片由:谷歌

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