Vapor sobrecalentado
Cuando el vapor saturado generado en caldera de vapor se pasa a través de las superficies de transferencia de calor, entonces su temperatura comenzará a aumentar por encima de la evaporación o la saturación.
Vapor se describe como súper calentada, si su temperatura es mayor que la de su temperatura de saturación. El grado de súper calentamiento está directamente relacionado con la temperatura del vapor calentado por encima de la temperatura de saturación.
El súper calor sólo se puede proporcionar al vapor saturado y no al vapor con presencia de humedad. Para lograr un súper calor, el vapor saturado tiene que pasar por otro intercambiador de calor. Este intercambiador de calor para el súper calor se llama intercambiador de calor secundario dentro de la caldera. Los gases de combustión calientes que salen de la caldera se consideran la mejor manera de calentar el vapor saturado.
Vapor sobrecalentado encuentra su aplicación en el vapor plantas de energía para la generación de la energía eléctrica…. En turbinas de vaporEl vapor sobrecalentado entra por un extremo y sale por el otro en el condensador (puede ser del tipo refrigerado por agua o aire). El diferencial de la Vapor sobrecalentado La energía entre la entrada y la salida de la turbina hace que el rotor de la turbina gire. Hay una reducción gradual de la energía del vapor mientras pasa a través del rotor de la turbina.
Por lo tanto, es esencial tener un super-calentamiento suficiente en la entrada de la turbina, para evitar la condensación de la humedad vapor en la parte posterior del rotor de la turbina.
Básicamente turbina de vapor El rotor tiene un número de etapas y el vapor tiene que pasar por cada etapa antes de llegar al condensador. Así pues, si no se proporciona el suficiente recalentamiento en el vapor a la entrada de la turbina, el vapor puede saturarse al llegar a las últimas etapas del rotor y posteriormente mojarse al pasar por cada etapa sucesiva.
El vapor húmedo en el extremo de la cola del rotor es muy peligroso, ya que puede conducir a Martillo de agua y una severa erosión en las últimas etapas de las palas de la turbina. Para superar este problema es aconsejable diseñar los parámetros de entrada de vapor de la entrada de la turbina de vapor de tal manera que vapor súper caliente permiten entrar en la entrada de la turbina y los gases de escape de la turbina están diseñados para coincidir con la vapor parámetros cercanos a las condiciones de saturación.
Una de las principales razones para usar el vapor súper calentado en turbina de vapor es una mejora apreciable en la eficiencia térmica del ciclo.
La eficiencia de los motores de calor se puede encontrar usando cualquiera de ellos:
La eficiencia del ciclo de Carnot: Relación de la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida con la temperatura de entrada.
Eficiencia del ciclo de Rankine: Relación entre la energía calórica en la entrada y salida de la turbina y la energía calórica total tomada del vapor.
2. Ejemplo de cálculo de la Ciclo de Carnot y la eficiencia del ciclo de Rankine.
Explicado por el ejemplo:
Una turbina se suministra con vapor sobrecalentado a 96 bar a 490oC. El escape está a 0,09 bar y a un 12% de humedad.
La temperatura del vapor saturado es: 43.7oC
Determinar y comparar la Ciclo de Carnot y Ciclo de Rankine.
Procedimiento para determinar la eficiencia del ciclo de Carnot:
Procedimiento para determinar la eficiencia del ciclo de Rankine:
Dónde,
Calor sensible en el condensado correspondiente a una presión de escape de 0,09 bar en KJ/Kg = 183,3
3.
Diagrama de la fase de vapor es una representación gráfica de los datos proporcionados en la tabla de vapor. El diagrama de la fase de vapor proporciona la relación entre la entalpía, la temperatura correspondiente a varias presiones. La entalpía líquida hf. Esto está representado por la línea A-B en el diagrama de fases. Cuando el agua comienza a recibir calor desde 0o C, entonces recibe toda su entafilia líquida a lo largo de la línea de agua saturada A-B en el diagrama de fase
Entalpía del vapor saturado (hfg): Cualquier adición de calor adicional da lugar a un cambio de fase a vapor saturado y se representa por (hfg) en el diagrama de fase, es decir, B-C.
Fracción de sequedad (x): Cuando se aplica calor, el líquido comienza a cambiar su fase de líquido a vapor y luego la fracción seca de la mezcla comienza a aumentar, es decir, se mueve hacia la unidad. En el diagrama de fase la fracción de sequedad de la mezcla es de 0,5 en la mitad exacta de la línea BC. De manera similar, en el punto c del diagrama de fase el valor de la fracción de sequedad es 1.
La línea C-D El punto c está en la línea de vapor saturado, cualquier adición de calor adicional resulta en un aumento de la vapor temperatura, es decir, el comienzo del sobrecalentamiento del vapor representado por la línea C-D.
Región de la zona líquida hacia el lado izquierdo de la línea de líquido saturado
Zona de súper calor Región hacia el lado derecho de la línea de vapor saturado
Zona de dos fases El área entre la línea de líquido saturado y la de vapor saturado es una mezcla de líquido y vapor. Mezcla con fracciones de sequedad variada.
Punto Crítico Es el punto ápice donde se encuentran las líneas de líquido saturado y de vapor saturado. La entalpía de la evaporación disminuye a cero en el punto crítico, significa que el agua cambia directamente a vapor en el punto crítico y después.
La temperatura máxima que el líquido puede alcanzar o existir es equivalente al punto crítico.
Punto crítico Parámetros Temperatura 374,15oC
Presión 221,2 bar
Los valores por encima de esto son valores supercríticos y son útiles para aumentar la eficiencia del ciclo de rango.
