8.3 Improving Performance—Superheat

8.3

Improving Performance—Superheat and Reheat


The representations of the vapor power cycle considered thus far do not depict actual vapor power plants faithfully, for various modifications are usually incorporated to improve over- all performance. In this section we consider two cycle modifications known as superheat and reheat. Both features are normally incorporated into vapor power plants.
Let us begin the discussion by noting that an increase in the boiler pressure or a decrease in the condenser pressure may result in a reduction of the steam quality at the exit of the turbine. This can be seen by comparing states 2 and 2 of Figs. 8.4a and 8.4b (p.194) to the corresponding state 2 of each diagram. If the quality of the mixture passing through the turbine becomes too low, the impact of liquid droplets in the flowing liquid–vapor mixture can erode the turbine blades, causing a decrease in the turbine efficiency and an increased need for maintenance. Accordingly, common practice is to maintain at least 90% quality (x 0.9) at the turbine exit. The cycle modifications known as superheat and reheat per- mit advantageous operating pressures in the boiler and condenser and yet offset the prob- lem of low quality of the turbine exhaust.


superheat

Superheat. First, let us consider superheat. As we are not limited to having saturated vapor at the turbine inlet, further energy can be added by heat transfer to the steam, bring- ing it to a superheated vapor condition at the turbine inlet. This is accomplished in a sep- arate heat exchanger called a superheater. The combination of boiler and superheater is referred to as a steam generator. Figure 8.3 (p. 190) shows an ideal Rankine cycle with superheated vapor at the turbine inlet: cycle 1 –2 –3– 4 –1 . The cycle with superheat has a higher average temperature of heat addition than the cycle without superheating (cycle
1–2–3– 4 –1), so the thermal efficiency is higher. Moreover, the quality at turbine exhaust state 2 is greater than at state 2, which would be the turbine exhaust state without super- heating. Accordingly, superheating also tends to alleviate the problem of low steam qual- ity at the turbine exhaust. With sufficient superheating, the turbine exhaust state may even fall in the superheated vapor region.


Reheat. A further modification normally employed in vapor power plants is reheat. With reheat, a power plant can take advantage of the increased efficiency that results with higher boiler pressures and yet avoid low-quality steam at the turbine exhaust. In the ideal reheat cycle shown in Fig. 8.6, the steam does not expand to the condenser pressure in a single stage. The steam expands through a first-stage turbine (Process 1–2) to some pressure be- tween the steam generator and condenser pressures. The steam is then reheated in the steam generator (Process 2–3). Ideally, there would be no pressure drop as the steam is reheated. After reheating, the steam expands in a second-stage turbine to the condenser pressure (Process 3– 4). The principal advantage of reheat is to increase the quality of the steam at the turbine exhaust. This can be seen from the T–s diagram of Fig. 8.6 by comparing state
4 with state 4 , the turbine exhaust state without reheating. When computing the thermal ef- ficiency of a reheat cycle, it is necessary to account for the work output of both turbine stages as well as the total heat addition occurring in the vaporization/superheating and reheating processes. This calculation is illustrated in Example 8.3, where the ideal Rankine of Exam- ple 8.1 is modified to include superheat, reheat, and the effect of turbine irreversibilities.

Kết quả (Việt) 1:

8.3 Cải thiện hiệu suất-Superheat và đủ Đại diện của chu kỳ quyền lực hơi coi là vậy, đến nay không mô tả nhà máy điện hơi thực tế một cách trung thực, cho nhiều sửa đổi thường được kết hợp để cải thiện hiệu suất qua tất cả. Trong phần này, chúng tôi xem xét hai chu kỳ sửa đổi được gọi là superheat và đủ. Cả hai tính năng thường được tích hợp vào nhà máy điện hơi.Hãy để chúng tôi bắt đầu các cuộc thảo luận bằng cách ghi nhận rằng sự gia tăng áp lực nồi hơi hoặc làm giảm áp lực ngưng tụ có thể dẫn đến giảm chất lượng hơi nước ở lối ra của tuabin. Điều này có thể được nhìn thấy bởi so sánh kỳ 2 và 2 của Figs. 8.4a và 8.4b (p.194) sang trạng thái tương ứng 2 mỗi biểu đồ. Nếu chất lượng hỗn hợp đi qua các tuabin trở nên quá thấp, tác động của giọt chất lỏng trong hỗn hợp chất lỏng-hơi chảy có thể xói mòn các lưỡi tuabin, gây ra một giảm hiệu quả tua-bin và một nhu cầu tăng lên để bảo trì. Theo đó, phổ biến thực hành là để duy trì ít nhất 90% chất lượng (x 0,9) ở lối ra tuabin. Sửa đổi chu kỳ được gọi là superheat và đủ cho một mit thuận lợi áp lực hoạt động trong các nồi hơi và ngưng tụ và được bù đắp lem prob thấp chất lượng khí thải tuabin. superheat Superheat. Trước tiên, chúng ta hãy xem xét superheat. Như chúng tôi là không giới hạn để có hơi bão hòa tại vịnh nhỏ tua-bin, thêm năng lượng có thể được thêm bằng cách trao đổi nhiệt để hơi nước, mang-ing nó để một hơi superheated điều kiện tại các đầu vào tuabin. Điều này được thực hiện trong một tháng chín - arate trao đổi nhiệt được gọi là một superheater. Sự kết hợp của nồi hơi và superheater được gọi là một máy phát điện hơi nước. Con số 8.3 (p. 190) cho thấy một chu kỳ nghĩ lý tưởng với thì hơi tại vịnh nhỏ tua-bin: chu kỳ 1 –2 –3-4 –1. Chu kỳ với superheat có một nhiệt độ cao trung bình của nhiệt bổ sung hơn chu kỳ mà không có superheating (chu kỳ1–2–3– 4 –1), do đó, nhiệt hiệu quả là cao hơn. Hơn nữa, chất lượng lúc tuabin khí thải nhà nước 2 là lớn hơn ở trạng thái 2, đó sẽ là các tuabin khí thải nhà nước mà không có siêu nóng. Theo đó, superheating cũng có xu hướng để làm giảm bớt vấn đề hơi thấp qual-Anh tại tuabin khí thải. Với đầy đủ superheating, tuabin khí thải bang thậm chí có thể rơi vào vùng thì hơi. Đủ. Một sửa đổi thêm bình thường làm việc trong nhà máy điện hơi là reheat. Với reheat, một nhà máy điện có thể tận dụng lợi thế của tăng hiệu quả kết quả với áp lực nồi hơi cao hơn và được tránh chất lượng thấp hơi tại tuabin khí thải. Trong chu kỳ lý tưởng reheat Hiển thị trong hình 8.6, hơi nước không mở rộng để áp lực ngưng trong một giai đoạn duy nhất. Hơi nước mở rộng thông qua một tuốc bin giai đoạn đầu tiên (xử lý 1-2) Để một số áp lực-tween máy phát điện hơi nước và áp lực bình ngưng. Hơi nước sau đó reheated trong các máy phát điện hơi nước (quá trình 2-3). Lý tưởng nhất, sẽ có không có áp lực giảm như hơi nước reheated. Sau khi reheating, hơi nước mở rộng trong một tua-bin giai đoạn thứ hai để áp lực ngưng tụ (quá trình 3-4). Lợi thế chính của reheat là để tăng chất lượng hơi nước tại tuabin khí thải. Điều này có thể được nhìn thấy từ biểu đồ T-s của hình 8.6 bằng cách so sánh nhà nước4 với nhà nước 4, tuabin khí thải bang mà không có reheating. Khi máy tính nhiệt ef-ficiency của một chu kỳ reheat, nó là cần thiết để tài khoản cho sản lượng công việc của cả hai giai đoạn tuabin cũng như việc bổ sung tất cả nhiệt xảy ra trong bay hơi/superheating và reheating quy trình. Tính toán này được minh họa trong ví dụ 8.3, nơi lý tưởng nghĩ của kỳ thi - ple 8.1 được sửa đổi để bao gồm superheat, reheat, và có hiệu lực tuốc bin irreversibilities.

Kết quả (Việt) 2:

8.3 Cải thiện Hiệu suất-quá nhiệt và Đun nóng Cơ quan đại diện của điện chu trình hơi coi vậy, đến nay không miêu tả nhà máy điện hơi nước thực tế một cách trung thực, cho sửa đổi khác nhau thường được kết hợp để cải thiện quá mức tất cả các hiệu suất. Trong phần này chúng ta xem xét hai thay đổi chu kỳ được gọi là quá nhiệt và hâm nóng. Cả hai tính năng thông thường được đưa vào các nhà máy điện hơi nước. Chúng ta hãy bắt đầu các cuộc thảo luận bằng cách ghi nhận rằng sự gia tăng áp lực lò hơi hoặc giảm áp suất ngưng tụ có thể dẫn đến giảm chất lượng hơi nước tại lối ra của tuabin. Điều này có thể được nhìn thấy bằng cách so sánh các quốc 2 và 2 của Figs. 8.4a và 8.4b (p.194) sang trạng thái tương ứng 2 của mỗi biểu đồ. Nếu chất lượng của hỗn hợp đi qua turbine trở nên quá thấp, tác động của các giọt chất lỏng trong hỗn hợp lỏng-hơi chảy có thể ăn mòn các tuabin cánh quạt, gây giảm hiệu quả tuabin và một nhu cầu gia tăng để bảo trì. Theo đó, thực tế phổ biến là để duy trì ít nhất 90% chất lượng (x 0.9) tại lối ra tuabin. Những cải tiến chu trình được gọi là quá nhiệt và hâm nóng mit áp suất vận hành thuận lợi trọng trong nồi hơi và bình ngưng và chưa bù đắp các vấn đề rắc rối về chất lượng thấp của khí thải turbine. Quá nhiệt quá nhiệt. Đầu tiên, chúng ta hãy xem xét quá nhiệt. Như chúng ta đều không giới hạn đã bão hòa hơi ở đầu vào turbine, năng lượng nào có thể thêm bằng cách truyền nhiệt để tạo hơi nước, bring- ing nó vào một tình trạng hơi quá nhiệt ở đầu vào tuabin. Điều này được thực hiện trong một bộ trao đổi nhiệt arate sep- gọi là một quá nhiệt. Sự kết hợp của lò hơi và quá nhiệt được gọi là một máy phát điện hơi nước. Hình 8.3 (. P 190) cho thấy một chu trình Rankine lý tưởng với quá nhiệt hơi ở đầu vào tuabin: chu kỳ 1 -2 -3- 4 -1. Các chu kỳ với hơi quá nhiệt có nhiệt độ trung bình cao hơn Ngoài ra nhiệt so với chu kỳ không quá nhiệt (chu kỳ 1-2-3- 4 -1), vì vậy hiệu suất nhiệt cao. Hơn nữa, chất lượng tại tuabin nhà nước xả 2 là lớn hơn ở trạng thái 2, đó sẽ là tình trạng xả tuabin mà không có sưởi ấm siêu. Theo đó, quá nhiệt cũng có xu hướng giảm bớt vấn đề hơi thấp qual- ity ở ống xả tuabin. Với đủ quá nhiệt, tình trạng xả tuabin thậm chí có thể rơi vào vùng hơi quá nhiệt. Đun nóng. Một sửa đổi thêm thường được sử dụng trong các nhà máy điện hơi là hâm nóng. Với hâm nóng, một nhà máy điện có thể tận dụng hiệu quả tăng mà kết quả với áp lực nồi hơi cao hơn nhưng tránh hơi nước chất lượng thấp ở ống xả tuabin. Trong chu kỳ hâm nóng lý tưởng thể hiện trong hình. 8.6, hơi nước không mở rộng để áp lực ngưng tụ trong một giai đoạn duy nhất. Hơi nước được mở rộng thông qua một tuabin đầu tiên giai đoạn (Process 1-2) để một số áp lực giữa lần tiếp máy phát điện hơi nước ngưng tụ và áp lực. Hơi nước sau đó được hâm nóng trong lò sinh hơi (Process 2-3). Lý tưởng nhất, có thể sẽ không tụt áp như hơi nước được hâm nóng. Sau khi hâm nóng, hơi nước được mở rộng trong một tuabin thứ hai giai đoạn để áp lực ngưng tụ (Process 3- 4). Ưu điểm chính của hâm nóng là để tăng chất lượng của hơi nước ở ống xả tuabin. Điều này có thể được nhìn thấy từ biểu đồ T-s của hình. 8.6 bằng cách so sánh nhà nước 4 với nhà nước 4, tình trạng xả tuabin mà không cần hâm nóng lại. Khi tính toán ficiency nhiệt cách hiệu của một chu kỳ hâm nóng, nó là cần thiết để chiếm sản lượng công việc của cả hai giai đoạn tuabin cũng như tổng Ngoài ra nhiệt xảy ra trong sự bay hơi / quá nhiệt và quá trình hâm nóng. Cách tính này được minh họa trong ví dụ 8.3, nơi Rankine lý tưởng của thi- ple 8.1 đã được sửa đổi để bao gồm quá nhiệt, hâm nóng, và ảnh hưởng của irreversibilities tuabin.