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兰金循环再生的概念

我们在讨论"郎肯循环“在我们之前的帖子中,我们已经看到了朗肯循环的各种组成部分和它的基本操作。我们也讨论了再加热的兰金循环”。

今天,我们将在这里看到在这篇文章的帮助下,兰金循环过程再生的基本概念。首先我们将在这里看到一些基本的概念和术语,然后我们将看到非常重要的概念,即在这篇文章中兰金循环的再生。


首先,我们在这里画一个简单的朗肯循环,然后我们将在这里尝试找到提高朗肯循环效率的方法。让我们看看下图,这里显示了一个简单的兰金循环。
正如我们在这里看到的,热能将在过程4到1的过程中被添加,而热能将在过程2到3的过程中被拒绝。让我们看看简单兰金循环的效率。一个简单的兰金循环的效率将按下列公式计算。

η= 1-[排热温度/加热温度]

排热温度,即T2会是恒定的,因为要么热量会被释放到大气中要么热量会被释放在低于大气温度的温度下但是热量释放的温度在整个热量释放过程中是恒定的。

我们也可以考虑通过降低排热温度来提高朗肯循环的效率,但我们必须在这里注意到排热温度即T2不能降低到一个特定的水平以下。

让我们看看热量增加的温度,我们可以看到在这个过程中热量会增加4-1,因此只有部分热量会在恒定温度下增加,其余的热量会在不同温度下增加。所以我们有一项叫做平均热加入温度,即Tm1

平均热加入温度即Tm1将被称为一个恒定温度,位于T1和T4,如果加入同样的热量,那么熵变就和过程中熵变是4-1。


因此,一个简单朗肯循环的效率将按以下公式计算。
η= 1 - [T2/ Tm1

现在为了提高朗肯循环的效率,我们必须提高热加入的平均温度,即Tm1.我们可以增大热加入的平均温度,即T通过提高朗肯循环的最高温度,即T1

这里我们必须指出,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,如涡轮叶片的材料特性。

如果我们将朗肯循环的最高温度T1提高到某一水平以上,涡轮叶片材料将不能令人满意地工作,该温度水平称为最大允许温度,我们不能提高温度T1兰金循环的最大允许温度。

我们也可以增加锅炉压力以提高朗肯循环的效率,因为热能增加的温度范围会增加。

兰金循环再生的概念

所以为了提高朗肯循环的效率,我们需要提高热量的平均温度它可以通过在更高温度下增加热量的增加来提高。

正如我们在上面看到的R在Ankine循环过程中,在工作流体的液相或显热或过冷区域,大量的热能将被添加到工作流体中。在最高温度,即在T时,只有较少一部分的热能能被加入1

如果我们想提高循环的效率,我们必须知道,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。


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

因此热量的平均温度是T1因为锅炉提供给工作流体的所有热能都是在最高温度T时完成的1过程5到1。

因此,在涡轮内1-2的膨胀过程中,离开给水泵的给水会沿着与蒸汽流动方向相反的方向绕涡轮壳体循环。

朗肯循环再生的基本概念是,在1-2过程中,我们必须通过流经汽轮机的高温蒸汽来加热离开给水泵的给水。

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,我们会有更高的兰金循环效率。

如果给水无法达到干燥饱和液态但也达到4和5之间的点,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不会在周期的最高温度。

但在那种情况下,我们也会有更高的效率,因为我们会有更高的平均温度,热量增加,与简单的,没有再生概念的,朗肯循环相比。

这就是兰金循环再生的概念,我们会看到另一个主题,也就是带再生的兰金循环

你有什么建议吗?请写在评论框中。

参考:

P. K. Nag的工程热力学
工程热力学,Som教授
图片由:谷歌

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