Wie Kondensatoren die Effizienz von Kraftwerken steigern

Letztes Mal haben wir unsere grundlegende Kraftwerksdampfturbine ohne Kondensator betrieben. In dieser Konfiguration wurde der Dampf aus den Turbinenabgasen einfach in die umgebende Atmosphäre abgegeben. Heute werden wir es an einen Kondensator anschließen, um zu sehen, wie es den Wirkungsgrad der Turbine verbessert.

Experte für Dampfturbinen

Wie in einem früheren Blog besprochen, Enthalpie heiner Dies hängt ausschließlich vom Druck und der Temperatur am Turbineneinlass ab. Für die Zwecke der heutigen Diskussion bleiben der Dampfdruck und die Temperatur des Turbineneinlasses mit Werten von 2.000 lbs PSI bzw. 1000 ° F gleich wie beim letzten Mal, und die heutigen Berechnungen basieren auf diesen Werten. Also zur Überprüfung die Eingangsenthalpie heiner ist,

heiner = 1474 BTU / Pfund

Wenn das Kondensatorvakuum bei einem Druck von 0,6 PSI vorliegt, ein realistischer Wert für einen Kraftwerkskondensator, stellen wir nach Durchsicht der Dampftabellen in Van Wylen und Sonntags Buch der Thermodynamik fest, dass die Enthalpie hzwei wird sein,

hzwei = 847 BTU / Pfund

und die Menge an nützlicher Arbeit, die die Turbine mit dem vorhandenen Kondensator leisten kann, wäre:

W. = heiner – – hzwei = 1474 BTU / lb – 847 BTU / lb = 627 BTU / lb.

Im Wesentlichen mit dem vorhandenen Kondensator erhöht sich die Turbinenarbeit um 168 BTU / lb (627 BTU / lb – 459 BTU / lb). Berücksichtigen Sie dies, um diese Zunahme der Begriffe auszudrücken, auf die wir uns beziehen können. Angenommen, pro Stunde strömt eine Million Pfund Dampf durch die Turbine. Wenn man dies weiß, steigt die Leistung der Turbine. P.wird berechnet als,

P = (168 BTU / lb) ´ (1.000.000 lb / h) = 168.000.000 BTU / h

Nun nach Markiert das Standardhandbuch für Maschinenbauingenieure, Als beliebtes allgemeines Nachschlagewerk in Maschinenbaukreisen entspricht eine BTU pro Stunde 0,000393 PS oder HP. Also die Turbinenleistung umwandeln P, zu Pferdestärken, HP, wir erhalten,

P. = (168.000.000 BTU / h) ´ (0.000393 HP / BTU / h) = 66.025 HP

Ein typisches Auto hat einen 120-PS-Motor, daher sagt uns diese Gleichung, dass die Leistung der Turbine einfach durch Hinzufügen eines Kondensators zum Turbinenabgas stark erhöht wurde. In der Tat stieg es mit der Geschwindigkeit von etwa 550 Autos!

Dies alles bedeutet, dass je stärker das Vakuum im Kondensator ist, desto größer ist der Unterschied zwischen heiner Y. hzwei wird sein. Dies führt zu einem höheren Turbinenwirkungsgrad und einer höheren Arbeitsleistung, was durch den höheren numerischen Wert für belegt wird W. Mit anderen Worten ist der erhöhte Turbinenwirkungsgrad eine direkte Folge der vakuumbildenden Wirkung des Kondensators und seiner Rückgewinnung von Dampf, der sonst aus dem Turbinenabgas in die Atmosphäre entweichen würde.

Damit ist unsere Reihe zum Wasser-Dampf-Kreislauf von Kraftwerken abgeschlossen. Das nächste Mal werden wir die Kraft der 3D-Animation nutzen, um ein statisches 2D-Bild einer Fliehkraftkupplung in eine bewegliche Darstellung umzuwandeln und zu sehen, wie es funktioniert.

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