بویلر2

سته‌بندی بویلرها یا دیگ‌های بخار
تاکنون طراحی‌های بسیار گوناگونی از بویلرها انجام شده است و به صورت کلی می‌توان، بویلرها را بر اساس معیارهای مختلف تقسیم‌بندی کرد. یکی از این معیارها، دسته‌بندی بویلرها بر اساس مسیر عبور آب و گاز داغ است. یکی دیگر از انواع مختلف تقسیم‌بندی بویلرها، تقسیم بندی آن‌ها بر اساس مسیر چرخش آب است. انواع دیگری از تقسیم‌بندی‌ها نیز موجود هستند
«سیکل رانکین» (Rankine Cycle) یا «سیکل بخار رانکین» به مجموعه‌ فرآیند‌های بسته‌ای گفته می‌شود که نتیجه آن کار مفید خروجی است. معمولا در این سیکل‌ها از آب به‌عنوان سیال کاری استفاده می‌شود. هم‌چنین در بخشی از فرآیند‌های این سیکل، سیال مذکور به صورت بخار و در بخشی دیگر به شکل مایع است.فرآیند‌های انجام شده در یک سیکل رانکین
در حالت کلی ۴ فرآیند اصلی در یک سیکل رانکین اتفاق می‌افتد. در ادامه هرکدام از این فرآیند‌ها توضیح داده شده.
۲→۱: افزایش فشار سیال با استفاده از پمپتصویر
۳→۲: انتقال حرارت به سیال پرفشار توسط بویلر و تبدیل آن به بخار داغ
۴→۳: انبساط بخار در توربین و تولید کار
۱→۴: خنک و متراکم شدن سیال در کندانسور
در این سیکل فرآیند‌ها به ترتیب زیر اتفاق می‌افتند.
۲→۱: آیزنتروپیک
۳→۲: فشار ثابت
۴→۳: آیزنتروپیک
۱→۴: فشار ثابت
با توجه به مفاهیم عنوان شده به‌منظور تحلیل سیکل رانکین در ابتدا بایستی مقدار حرارت و کار مبادله شده با محیط را در هر مرحله یافت. توجه کنید که در این تحلیل h نشان دهنده آنتالپی ویژه سیال در هر مرحله است.راندمان سیکل رانکین
چرخه رانکین چرخه اساسی کار در تمام نیروگاههایی است که یک مایع کار به طور مداوم تبخیر و متراکم می شود. انتخاب مایع عامل عمدتا به دامنه دمای موجود بستگی دارد. شکل 1 چرخه رانکین ایده آل را نشان می دهد.
نمودارهای آنتالپی فشار (ph) و آنتروپی دما (Ts) این چرخه در شکل 2 آورده شده است . چرخه Rankine در مراحل زیر عمل می کند:
1-2-3 انتقال حرارت ایزوباریک . مایع فشار بالا از پمپ تغذیه (1) به دیگ بخار وارد می شود و تا دمای اشباع گرم می شود (2). افزودن بیشتر انرژی باعث تبخیر مایع می شود تا زمانی که کاملاً به بخار اشباع تبدیل شود (3).
3-4 ایزنتروپیک انبساط . بخار در توربین منبسط می شود ، بنابراین کار تولید می شود که ممکن است به برق تبدیل شود. در عمل ، با حرکت بیشتر فرآیند به منطقه دو فاز ، انبساط توسط دمای محیط خنک کننده و با فرسایش پره های توربین توسط حباب مایع در جریان بخار محدود می شود. کیفیت بخار خروجی باید بیشتر از 90٪ باشد.
4-5 رد حرارت ایزوباریک . مخلوط بخار و مایع از توربین (4) در فشار کم متراکم می شود ، معمولاً در یک کندانسور سطحی با استفاده از آب خنک کننده قرار می گیرد. در کندانسورهای بخوبی طراحی شده و نگهداری شده ، فشار بخار کاملاً کمتر از فشار اتمسفر است و به فشار اشباع سیال عامل در دمای آب خنک کننده نزدیک می شود.
5-1 فشرده سازی ایزنتروپیک . فشار میعانات در پمپ تغذیه افزایش می یابد. به دلیل حجم کم مایعات ، کار پمپ نسبتاً کم است و غالباً در محاسبات ترمودینامیکی نادیده گرفته می شود.
همانند دیگر سیکل‌های ترمودینامیکی در این سیکل نیز با تقسیم کار خالص خروجی از سیکل و حرارت ورودی به آن، راندمان سیکل محاسبه می‌شود. برای بدست آوردن کار خالص خروجی می‌توان گفت:
توجه داشته باشیدکه کار خروجی مثبت و کار ورودی منفی در نظر گرفته می‌شود. به همین دلیل است که در رابطه بالا قبل از کار پمپ از علامت منفی استفاده کرده‌ایم. از طرفی برای بدست آوردن راندمان بایستی میزان حرارت وارد شده به سیکل را نیز محاسبه کنیم. همان‌طور که می‌دانید در سیکل رانکین این بویلر است که به سیستم انرژی می‌دهد.