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带给水加热器的再生式朗肯循环

我们知道,世界上最大的电力生产来源是蒸汽发电厂,这些蒸汽发电厂的工作原理是朗金循环,或者我们可以说,蒸汽动力装置是在朗金循环下工作的。

我们将能够减少燃料的消耗,或者换句话说,如果我们能够找到提高朗肯循环效率的方法,我们可以说朗肯循环将产生更多的功输出,因此我们已经讨论过提高兰金循环效率的各种方法在我们最近的文章中。

让我们首先在这里画一个简单的朗肯循环,以更新简单朗肯循环中热量添加过程和热量排出过程的基本概念,然后我们将继续了解带给水加热器的再生式朗肯循环的基本概念。

正如我们在上一篇文章中所研究的,在4-1过程中,热能将在简单的朗肯循环中增加,而在2-3过程中,热能将被拒绝。让我们回忆一下卡诺循环,我们在那里讨论过,热能将以等温方式被添加,而热能也将以等温方式被拒绝。在简单的朗肯循环中,热能将以等温方式被拒绝,但热能不会以等温方式添加到工作流体中。
从简单的朗肯循环可以看出,在恒温条件下,部分热能会被添加,其余的热能会在变温条件下被添加到工质中,这是朗肯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。所以我们有一项叫做热的平均温度,也就是Tm1.我们已经在文章中讨论了平均加热温度的概念。朗肯循环再生的概念".

因此,简单朗肯循环的效率将通过以下公式计算。
η=1-[T2/Tm1
为了提高朗肯循环的效率,我们必须提高加热量的平均温度,即Tm1. 在朗肯循环中,通过增加过热度、使用再热或使用更高温度和更高压力的蒸汽来增加高温供应的热能,可以提高平均加热量温度。

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。

我们已经看到兰金循环再生的基本概念在我们之前的帖子中提到了提高热添加的平均温度,从而提高了朗金循环的效率。

在这里我们必须注意提高效率的解决方案的兰金循环再生的概念几乎是不合适的,因为它将很难设计换热器适用于以上的解决方案也在涡轮的最后阶段会有增量在蒸汽中的水分含量。

因此,让我们看看在这篇文章的帮助下,带给水加热器的再生朗肯循环

如果考虑兰金循环的实际再生过程,高温高压蒸汽将在状态1进入涡轮,整个蒸汽不会通过涡轮膨胀到冷凝器压力,但一定数量的蒸汽将从涡轮的各个点中抽出,并将被排出。用于加热给水,剩余蒸汽量将膨胀至冷凝器压力。

通过再生概念加热给水的装置称为给水加热器。 给水加热器基本上定义为一种热交换器,在这种热交换器中,通过将两种流体混合的过程将热量从蒸汽转移到给水,即开式给水加热器或不混合给水加热器,即闭式给水加热器。

让我们看一下带给水加热器的再生式朗肯循环的方框图

让我们看看下面的框图,高温高压蒸汽涡轮将进入状态1,通过涡轮机将会扩展到冷凝器压力状态2但我们必须注意这里整个蒸汽不会扩大到冷凝器压力通过涡轮也一定数量的蒸汽将通过不同的提取点从汽轮机和将用于加热给水和剩余的蒸汽量将扩大到冷凝器压力在状态2如下图所示。
在这种情况下,我们使用了如图所示的单个给水加热器,此处的抽汽状态由状态5显示。假设1 Kg蒸汽从锅炉进入汽轮机,并且正如我们所讨论的,将抽取一定数量的蒸汽,因此,在图中所示的状态5下,将Y Kg蒸汽从汽轮机中抽取,因此(1-Y)Kg蒸汽将通过汽轮机膨胀至凝汽器压力。

膨胀的蒸汽将像往常一样通过冷凝器,达到状态3。在状态3,工作流体将处于液体状态,在这里工作流体将进入给料泵,给料泵将加压,并在状态4交付。

状态4下的工作流体将进入给水加热器(也称为热交换器),其中工作流体(来自冷凝器的冷凝液)将与来自汽轮机的抽汽混合。控制过程的方式应确保给水加热器或热交换器的排放处于饱和液体状态,并在此处以状态6显示,如图所示。

如图所示,状态6的工作流体进入给水泵,给水泵将工作流体加压至状态7的锅炉压力,工作流体进入状态7的锅炉。

在过程7至1期间,将在锅炉中向工作流体添加热能。工作流体将在状态7下进入锅炉,并将加热至状态1,如方框图和TS图所示。

让我们在此简要地看一下流程,如TS图所示

过程1-2:蒸汽通过汽轮机以恒定熵膨胀

过程2-3:恒压下通过冷凝器的冷凝过程

工艺3-4:由给水泵I对工作流体加压至工作流体进入给水加热器与提取的蒸汽混合的压力

过程4-6:状态4的工作流体和状态5的抽汽将进入给水加热器,因此过程4-6将被称为热交换器或给水加热器内部工作流体的热能添加。

工艺6-7:由给水泵II将工作流体加压至锅炉压力,工作流体进入锅炉进行热能补充

过程7-1:在过程7-1中,恒压下工作流体的热能

涡轮所做的功
WT= (h1-h5) + (1-Y) (h5-h2)

网络工作从循环
W= WT–(W)P1+WP2
让我们忽略泵的工作,因为与涡轮机所做的工作相比,泵的工作非常小,因此我们可以说,循环的净功将等同于涡轮机的工作。
W= (h1-h5) + (1-Y) (h5-h2)
净输入热能
Q = h1-h7
过程中我们还可以看到,4 - 6,热能将被添加,但我们必须注意在这里,这将通过提取热能补充蒸汽热交换器或给水加热器,因此这是一个内部加热,因此我们不需要写这个的能量作为输入能量。

单给水加热器再生循环的效率将按此处所述进行计算
η= [(h1-h5) + (1-Y) (h5-h2)]/ (h1-h7)

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我们将在下一篇文章的热工类文章中看到另一个主题。新利18提款安全吗

参考:

P. K. Nag的工程热力学
工程热力学,P. K. Das教授
图片提供:谷歌

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