Βασική διαφορά – Υποκρίσιμος έναντι υπερκρίσιμου λέβητα
Οι λέβητες είναι κλειστά δοχεία στα οποία θερμαίνεται ένα ρευστό, τις περισσότερες φορές είναι νερό. Παρόλο που το όνομα αυτού είναι ένας λέβητας, το υγρό δεν βράζει απαραίτητα σε αυτό. Το θερμαινόμενο ρευστό χρησιμοποιείται σε διάφορες εφαρμογές, όπως θέρμανση νερού, κεντρική θέρμανση, μαγείρεμα κ.λπ. Οι υποκρίσιμοι και υπερκρίσιμοι λέβητες είναι τέτοια συστήματα παραγωγής ατμού. Η βασική διαφορά μεταξύ ενός υποκρίσιμου και υπερκρίσιμου λέβητα είναι ότι οι υποκρίσιμοι λέβητες λειτουργούν σε μια υποκρίσιμη πίεση του ρευστού ενώ οι υπερκρίσιμοι λέβητες λειτουργούν σε μια υπερκρίσιμη πίεση του ρευστού.
Ποιο είναι το κρίσιμο σημείο;
Το κρίσιμο σημείο μιας ουσίας είναι η θερμοκρασία και η πίεση στην οποία αυτή η ουσία μπορεί να συμπεριφέρεται σαν αέριο και υγρό ταυτόχρονα, επομένως εμφανίζονται αδιάκριτες αέριες και υγρές φάσεις. Αυτό συμβαίνει επειδή η πυκνότητα της αέριας φάσης και της υγρής φάσης είναι ίση σε αυτό το σημείο. Μια ουσία που υπάρχει σε θερμοκρασία και πίεση, πάνω από το κρίσιμο σημείο της είναι γνωστή ως υπερκρίσιμο ρευστό. Μια ουσία που εξέρχεται κάτω από το κρίσιμο σημείο της είναι γνωστή ως υποκρίσιμο ρευστό. Σε μια καμπύλη ισορροπίας φάσης, το κρίσιμο σημείο είναι το τελικό σημείο της καμπύλης.
Εικόνα 01: Διάγραμμα φάσης που δείχνει το κρίσιμο σημείο του νερού
Ο όρος υπερκρίσιμος στους υπερκρίσιμους λέβητες αναφέρεται στις πιέσεις πάνω από το κρίσιμο σημείο του νερού στο οποίο λειτουργεί ο λέβητας. Το κρίσιμο σημείο του νερού είναι σε θερμοκρασία 647 K και πίεση 221 bar (22,1 MPa). Οι πιέσεις κάτω από 221 bar είναι γνωστές ως "υποκρίσιμη πίεση" και πάνω από 221 bar είναι "υπερκρίσιμη πίεση" του νερού.
Τι είναι ένας υποκρίσιμος λέβητας;
Οι υποκρίσιμοι λέβητες είναι λέβητες που λειτουργούν σε θερμοκρασίες έως 374°C και σε πίεση 3.208 psi (το κρίσιμο σημείο του νερού). Αυτοί οι λέβητες συνθέτουν ένα σύστημα με σταθερό τελικό σημείο εξάτμισης. Ένα τυπικό παράδειγμα για έναν υποκρίσιμο λέβητα είναι η γεννήτρια ατμού τύπου τυμπάνου.
Μέσα στο λέβητα, η φυσική κυκλοφορία του υγρού δημιουργείται με τη θέρμανση των ανυψωτικών. Το μείγμα νερού και ατμού που φεύγει από αυτόν τον ανυψωτήρα διαχωρίζεται στη συνέχεια σε νερό και ατμό στο τύμπανο. Το νερό κυκλοφορεί, το νερό επιστρέφει στην είσοδο του εξατμιστή μέσω κάτω γωνιών, ενώ ο ατμός ρέει στον θάλαμο υπερθέρμανσης.
Εικόνα 02: Ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός
Εάν το υγρό αφεθεί να υποβληθεί σε φυσική κυκλοφορία, το εύρος εφαρμογής περιορίζεται στα 190 bar περίπου ως η μέγιστη πίεση τυμπάνου. Αλλά εάν η κυκλοφορία γίνεται χρησιμοποιώντας μια αντλία κυκλοφορίας, (γνωστή ως εξαναγκασμένη κυκλοφορία), αυτό το εύρος μπορεί να επεκταθεί. Αυτή η επέκταση συμβαίνει λόγω της στερέωσης του τελικού σημείου εξάτμισης στο τύμπανο. Επίσης, ρυθμίζει το μέγεθος της επιφάνειας θέρμανσης στον εξατμιστή και στον υπερθερμαντήρα. Ένα σημαντικό μειονέκτημα του υποκρίσιμου λέβητα είναι ότι σε αυτούς τους λέβητες μπορεί να συμβεί σχηματισμός φυσαλίδων.
Τι είναι ένας υπερκρίσιμος λέβητας;
Ο υπερκρίσιμος λέβητας (υπερκρίσιμη γεννήτρια ατμού) είναι ένας τύπος λέβητα που λειτουργεί υπό συνθήκες υπερκρίσιμης πίεσης. Αυτός ο τύπος λεβήτων χρησιμοποιείται συχνά για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Σε αντίθεση με τους υποκρίσιμους λέβητες, δεν υπάρχει σχηματισμός φυσαλίδων στους υπερκρίσιμους λέβητες και το υγρό νερό μετατρέπεται αμέσως σε ατμό.
Ο υπερκρίσιμος λέβητας λειτουργεί σε θερμοκρασίες περίπου 538–565°C και πιέσεις πάνω από 3.200 psi. Ένας υπερκρίσιμος λέβητας έχει ένα σύστημα με μεταβλητό τελικό σημείο εξάτμισης. Αυτοί οι λέβητες είναι χωρίς τύμπανο. Ως εκ τούτου, η εξάτμιση λαμβάνει χώρα σε ένα μόνο πέρασμα μέσω του εξατμιστή. Η ροή του υγρού, τις περισσότερες φορές. νερό, επάγεται από την αντλία τροφοδοσίας. Αυτό κάνει το σύστημα να λειτουργεί σε οποιαδήποτε επιθυμητή πίεση, επιτρέποντάς του να λειτουργεί το σύστημα είτε σε υποκρίσιμες συνθήκες είτε σε υπερκρίσιμες συνθήκες. Ως αποτέλεσμα, το τελικό σημείο εξάτμισης ποικίλλει. Και επίσης, για να διατηρηθούν αυτές οι συνθήκες, οι περιοχές του εξατμιστή και του υπερθερμαντήρα προσαρμόζονται αυτόματα σύμφωνα με τις απαιτήσεις.
Εικόνα 03: Λέβητας με σωλήνα νερού
Αυτός ο λέβητας ονομάζεται υπερκρίσιμος λέβητας επειδή λειτουργεί πάνω από την κρίσιμη πίεση του νερού που είναι 221 bar. Δεδομένου ότι πάνω από το κρίσιμο σημείο, δεν υπάρχει διάκριση μεταξύ ατμού και νερού, το νερό λειτουργεί ως ρευστό.
Πέρα από το κρίσιμο σημείο του νερού, η λανθάνουσα θερμότητα της εξάτμισης είναι μηδέν, και ως εκ τούτου δεν υπάρχει σημαντική διάκριση μεταξύ της υγρής φάσης και της φάσης ατμού του νερού. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα των υπερκρίσιμων λεβήτων είναι η μικρότερη κατανάλωση καυσίμου. Αυτό προκαλεί λιγότερη παραγωγή αερίων του θερμοκηπίου. και επίσης, λόγω μη δημιουργίας φυσαλίδων, μπορεί να παρατηρηθεί λιγότερη κατανάλωση νερού.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ του υποκρίσιμου και του υπερκρίσιμου λέβητα;
- Ο βασικός λειτουργικός μηχανισμός/κύκλος τόσο του υποκρίσιμου όσο και του υπερκρίσιμου λέβητα είναι ο ίδιος.
- Εκτός από τους εξατμιστές χωρίς τύμπανο σε υπερκρίσιμους λέβητες, άλλα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά είναι επίσης ίδια.
- Οι τεχνικές τόσο του Υποκρίσιμου όσο και του Υπερκρίσιμου Λέβητα χρησιμοποιούν παρόμοιο εξοπλισμό και στρατηγικές στη λειτουργία. π.χ. προθερμαντήρας αέρα, εξοικονομητής, τουρμπίνες, συμπυκνωτές, αντλίες τροφοδοσίας λέβητα κ.λπ.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του υποκρίσιμου και του υπερκρίσιμου λέβητα;
Υποκρίσιμος έναντι υπερκρίσιμου λέβητα |
|
| Οι υποκρίσιμοι λέβητες είναι λέβητες που λειτουργούν σε θερμοκρασίες έως 374°C και σε πίεση 3, 208 psi (το κρίσιμο σημείο του νερού). | Ο υπερκρίσιμος λέβητας (υπερκρίσιμη γεννήτρια ατμού) είναι ένας τύπος λέβητα που λειτουργεί υπό συνθήκες υπερκρίσιμης πίεσης. |
| Θερμοκρασία | |
| Οι υποκρίσιμοι λέβητες λειτουργούν σε θερμοκρασίες έως 374°C. | Οι υπερκρίσιμοι λέβητες λειτουργούν σε θερμοκρασίες περίπου 538–565°C. |
| Πίεση | |
| Οι υποκρίσιμοι λέβητες λειτουργούν σε πίεση 3, 208 psi. | Οι υπερκρίσιμοι λέβητες λειτουργούν σε πίεση πάνω από 3.200 psi. |
| Τύμπανα | |
| Οι υποκρίσιμοι λέβητες αποτελούνται από τύμπανα. | Οι υπερκρίσιμοι λέβητες είναι χωρίς τύμπανο. |
| Σχηματισμός φυσαλίδων | |
| Ο σχηματισμός φυσαλίδων είναι ένα σημαντικό μειονέκτημα στους υποκρίσιμους λέβητες. | Δεν υπάρχουν υπερκρίσιμοι λέβητες σχηματισμού φυσαλίδων. |
Σύνοψη – Υποκρίσιμος έναντι υπερκρίσιμου λέβητα
Οι υποκρίσιμοι και οι υπερκρίσιμοι λέβητες είναι δύο μορφές γεννητριών ατμού που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτά κατηγοριοποιούνται ως τέτοια, με βάση τις συνθήκες λειτουργίας τους. Η διαφορά μεταξύ ενός υποκρίσιμου και υπερκρίσιμου λέβητα είναι ότι οι υποκρίσιμοι λέβητες λειτουργούν σε μια υποκρίσιμη πίεση του ρευστού ενώ οι υπερκρίσιμοι λέβητες λειτουργούν σε μια υπερκρίσιμη πίεση του ρευστού.
Κατεβάστε την έκδοση PDF του Subcritical vs Supercritical Boiler
Μπορείτε να κατεβάσετε την έκδοση PDF αυτού του άρθρου και να τη χρησιμοποιήσετε για σκοπούς εκτός σύνδεσης σύμφωνα με τη σημείωση παραπομπής. Κατεβάστε την έκδοση PDF εδώ: Διαφορά μεταξύ υποκρίσιμου και υπερκρίσιμου λέβητα
