در رابطه فوق کار توربین و پمپ به صورت زیر میباشد:
(۲-۶)
(۲-۷)
(۲-۸)
۲-۲-۳ استخراج روابط سیکل دو فشاره در آرایش مرسوم مبدلهای حرارتی
در این بخش به بررسی سیکل دو فشاره در حضور بازگرمکن و هوازدا پرداخته خواهد شد. در نیروگاههای سیکل ترکیبی از سیکل دو فشاره به دلیل بازیافت بیشتر حرارت نسبت به حالت تک فشاره بیشتر استفاده می شود.
شکل ۲-۴: نمودار T-S سیکل دوفشاره همراه با هوازدا و بازگرمکن
شکل ۲-۳: شماتیک سیکل دو فشاره همراه با هوازدا و بازگرمکن
روابط دبی جرمی و راندمان برای بخش بخار با توجه به شکلهای (۲-۳) و (۲-۴) بصورت زیر میباشد:
(۲-۹)
(۲-۱۰)
(۲-۱۱)
در رابطه فوق کار توربین و پمپ به صورت زیر میباشد:
(۲-۱۲)
(۲-۱۳)
(۲-۱۴)
با در نظر گرفتن یک اختلاف دمای نهایی، پینچ و نقطهی نزدیکی در روابط (۲-۱۰) و (۲-۹) دمای گاز و خواص بخار در بخشهای مختلف قابل محاسبه میباشد. به جز دمای بخار خروجی از بخش فشار پایین که در این بخش هم باید از روش سعی و خطا استفاده کرد به نحوی که یک دما برای بخار در این بخش در نظر گرفته می شود و سپس دمای گاز در ورودی به مافوقگرمکن LP با دبیهای به دست آمده از معادلات (۲-۱۰) و (۲-۹) به دست می آید، سپس دمای بخار بخش فشار پایین از این دما برای مافوقگرمکن LP به دست می آید و این روند آنقدر تکرار می شود تا دمای بخار تغییر چندانی نکند و خطای دمای بخار به حد قابل قبولی برسد.
۲-۲-۴ سیکل ترکیبی سه فشار ساده
نمودار T-S سیکل ترکیبی سه فشاره در آرایش ساده در نمودار شکل (۲-۵) رسم شده است و با توجه به آن روابط مربوط به راندمان، دبی جرمی، کار پمپها و توربینها به صورت زیر خواهد بود. h19و h21 به ترتیب آنتالپی بخار در ورودی توربینهای IP و LP است که از رابطه (۲-۱۷) قابل محاسبه میباشند.
شکل۲-۵: نمودار T-S سیکل ترکیبی سه فشار ساده
۲-۲-۴-۱ استخراج روابط
بر اساس شکل (۲-۵) کار کل تولیدی از توربینهای HP، IP وLP بخش بخار سیکل ترکیبی به صورت زیر به دست خواهد آمد:
(۲-۱۵) (۲-۱۶) (۲-۱۷)
در رابطه فوق ، دبی گازهای خروجی از توربین گاز و ورودی به بویلر بازیاب حرارتی، به ترتیب دبی بخار تولیدی بخشهایLP، IP و HP بویلر بازیاب، WP کار کل پمپها و ΔHExh تلفات خروجی توربین بخار میباشد که رابطه هر یک از آنها به تفصیل بیان خواهد شد. همانطور که در رابطه (۲-۱۶) ملاحظه میگردد راندمان بخش بخار تابع پارمترهای متعددی میباشد که برخی از آنها مربوط به گازهای داغ ورودی به بویلر بوده که تابع توربین گاز میباشد و بعنوان ورودی تحلیل بخش بخار فرض میگردد اما در مورد بقیهی مجهولات که مربوط به بخش بخار می باشند بسیاری از این مجهولات در حقیقت مجهولات مستقل نمیباشند و هدف از ارائه روابط بعدی و مدل محاسباتی تهیه شده استخراج روابط بین مجهولات و تعیین مجهولات مستقل میباشد.
۲-۲-۴-۲ رابطه کار پمپها :
(۲-۱۸) (۲-۱۹) (۲-۲۰) (۲-۲۱)
۲-۲-۴-۳ دبی جرمی بخار
دبی جرمی برای هر یک از سه فشار از سه معادله که برای سه قسمت از بویلر بازیاب نوشته می شود به دست می آید که این سه قسمت عبارتند از مبدلهای بین ورودی گاز به بویلر تا مولد بخار بخش HP و از مولد بخار بخش HP تا مولد بخار بخش IP و در نهایت از مولد بخار بخش IP تا مولد بخار بخشLP که در این سه قسمت تنها مجهولات دبی جرمی هر یک از فشارها است. این مورد در شکل (۲-۶) نمایش داده شده است. طبیعی است که با این تفاصیل آرایش انتخاب شده و مقدار فشار هر یک از بخشها در مقدار دبی جرمی هر بخش مؤثر خواهد بود.
شکل ۲-۷: پروفیل دمایی برای بویلر بازیاب حرارت سه فشار ساده با آرایش مرسوم مبدلهای حرارتی
شکل ۲-۶: آرایش ساده بویلر بازیاب حرارت سه فشار ساده با آرایش مرسوم مبدلهای حرارتی
برای حالت بدون Reheater دبی جرمی برای هر یک سه فشار با توجه به شکلهای (۲-۶) و (۲-۷) از سه معادله زیر بر اساس فشارهای بخار مراحل مختلف زیر به دست می آید:
(۲-۲۲) (۲-۲۳) (۲-۲۴)
در معادله فوق آنتالپی گازهای ورودی به بویلر بازیاب و آنتالپی گاز در گذر از مولدهای بخار در فشارهای مختلف بویلر بازیاب با توجه به شکل (۲-۶) میباشد. و همینطور که آنتالپیهای دارای اندیسهای عددی در معادلات فوق هستند آنتالپی بخار در فشارهای مختلف با توجه به شکل (۲-۵) میباشند.
در سه معادله فوق با در نظر گرفتن اختلاف دمای نهایی، پینچ و نقطهی نزدیکی برای هر یک از سه فشار جزئی مفروضات در نظر گرفته شده اند لذا با توجه به معادلات فوق دبیهای جرمی هر ۳ مرحله فشار تابعی از میزان فشار هر مرحله خواهند بود. بنابراین با هر فرض فشارهای سیکل کل پارمترهای ترمودینامیکی و دبیهای سیکل مشخص میگردند.
خاطرنشان می گردد با توجه به آنکه در حالت آرایش ساده دمای بخار تولیدی بخشهای فشار متوسط و فشار ضعیف به مقدار دبی جرمی فشارهای بالاتر از خود مرتبط میباشد. برای محاسبهی دمای بخار تولیدی در این دو فشار دبی جرمی بخشHP را از رابطه (۲-۲۲) به دست آورده، سپس دمای گاز خروجی از اکونومایزر بخش HP از رابطه (۲-۲۵a) به دست می آید و همینطور دمای بخار از رابطه (۲-۲۵b) محاسبه خواهد شد. با محاسبهی دمای بخار خروجی از مافوقگرمکن IP میتوان دبی این بخش را از رابطه (۲-۲۳) محاسبه نمود و با بهره گرفتن از رابطه (۲-۲۵c) و (۲-۲۵b) دمای بخار خروجی از مافوقگرمکن LP به دست خواهد آمد. حال میتوان با بهره گرفتن از رابطه (۲-۲۴) دبی بخش LP را حساب کرد.
(۲-۲۵)
۲-۲-۴-۴ تلفات سرعت در خروجی توربین
تلفات خروجی بر اساس سرعت بخار خروجی از توربین LP از رابطه (۲-۲۷) قابل محاسبه است که در این رابطه سرعت متوسط بر اساس دبی بخار خروجی از توربین ، قطر روتور و طول پره در رابطه (۲-۲۶) نمایش داده شده است.
(۲-۲۶) (۲-۲۷)
در این رابطه N تعداد سیلندرهای LP، Lطول پره، Dave قطر متوسط سیلندر وVExh سرعت متوسط بخار خروجی از توربین میباشد.
همانطور که در روابط بالا مشخص شد میزان راندمان بخش بخار با توجه به فرضیات صورت گرفته شده و اطلاعات ورودی عملاً تابع فشارهای بخار خواهد بود لذا در بخش نتایج نیز سعی شده است منحنیهای نتایج بر اساس فشار ترسیم گردد.
۲-۳ روابط مربوط به نمکزدای چندمرحلهای حرارتی
در اینجا مطابق مطالب مطرحشده در بخش ۲-۳ و معرفی مبدل نمکزدای حرارتی چندمرحله ای، آرایش موازی-متقاطع را مورد بررسی قرار میدهیم و آن را مدلسازی مینماییم. شباهت مدلسازی برای انواع مختلف MED، لزوم توسعه همزمان معادلات بقا درون هر سیستم را یادآور می شود.
فرضیات مشترک بین همه انواع MED برای مدلسازی عبارتاند از: عملکرد پایدار، اتلافات ناچیز به محیط و محصول آب کاملاً بینمک و شیرین. در شکل (۲-۸)، متغیرهای اواپراتور و محفظهی تبخیر متعلق به آن مربوط به یک واحد MED-PC آورده شده است.
شکل ۲- ۸ : متغیرهای اواپراتور و محفظهی فلش افکت i ام ]۱۳[ |