Bir türbini döndürmek için neden buhar kullanılıyor?

Örneğin, biyoyakıt yakmanın çok sıcak havası olan bir egzoz borusu var ve egzozun sonunda dönen ve elektrik üreten bir türbin var.

Suyu kaynatmak için ısıyı kullanmak ve türbinleri döndürmek için üretilen buharı kullanmak neden daha verimli? Aynı miktarda biyoyakıt yakarken, türbinleri döndürmek için buhar kullanmamak yerine buhar kullanarak neden daha fazla elektrik üretiliyor?

Ana neden, bir türbinin çalışma sıvısından enerji çıkarmak için bir basınç düşüşü gerektirmesidir. Bir türbinde gözlenen sıcaklık düşüşü, sıvının genişlemesinin bir sonucudur; türbinin ısı enerjisini doğrudan akışkandan elde etmenin bir yolu yoktur.

$\Delta H = \Delta U + \Delta (PV)$

Bu boşa giden enerjiyi yakalamanın çözümü, bunun yerine bu ısı enerjisinin bir kısmını alıp kaynar su ile basınç enerjisine dönüştürmektir - şimdi bir türbini sürmek için çok daha kullanışlı olan yüksek basınçlı bir çalışma sıvısına sahipsiniz. Türbin artık orijinal ısı enerjisinin çok daha fazlasını basınç biçiminde, dolayısıyla daha yüksek verim elde edebilmektedir.

Buhar yapmak için suyu ısıtmak mutlaka daha verimli değil, daha pratiktir. Açıkladığınız şey içten yanmalı motorların nasıl çalıştığıdır, bu yüzden geçerli bir kavramdır. Bununla birlikte, bunu patlamalarda yaparlar ve uygulamayı daha pratik hale getiren sıvı ve dikkatle tasarlanmış yakıt kullanırlar.

Açıkladığınız gibi sürekli bir sistemde yakıt yüksek basınçta yakılır. Bu basınca karşı sızdırmazlık sağlarken sisteme daha fazla yakıt eklemenin mekanik zorluğunu göz önünde bulundurun. Ayrıca yakılmamış atıkları bir şekilde dışarı çıkarmalısınız.

Temel fizik tarif ettiğiniz şeyi engellemese de, pratik mühendislik yapar. Yakıtı ortam basıncında yakmak ve ısıyı özel olarak tasarlanmış bir basınçlı kapta yüksek basınç yapmak için kullanmak daha kolaydır. Başka bir deyişle, bir basınç mührü boyunca ısının elde edilmesi, öngörülemeyen şekil ve boyutlara sahip katılardan çok daha kolaydır.

Neredeyse bir gaz türbini motoru tanımlıyorsunuz. Bunlar elektrik enerjisi üretmek ve aynı zamanda güç uçakları için kullanılır. Ancak, bir gaz türbininde, yakıcının çıkışı yüksek basınçtadır ve bu bir türbini döndürmek için kullanılır. Ve bu, bir buhar çevriminden farklı bir yanma döngüsüdür.

Bir içten yanmalı motor ile bir dıştan yanmalı motor karşılaştırıyorsunuz. Her ikisinin de faydaları ve ödünleşimleri vardır. Pratik verimlilik, temel motor tasarımı ve yapı malzemeleri ile sınırlıdır. Uçaklar için iyi olan ancak bakım yoğun olan yüksek güç / ağırlık oranına sahip bir gaz türbini egzoz tahrikli türbini açıklıyorsunuz. Bir buhar tesisini beslemek için bir kazandaki harici yanma çok daha güvenilirdir, ancak baz yüklü bir elektrik üretim tesisi için iyi olan ağır makineler gerektirir - bu durumda güvenilirlik ve daha fazla yakıt yakarak güç üretimini ölçeklendirmek için kolay bir yetenek istersiniz. temel yük değişir.

Isı kullanarak basınç yapan iki fazlı bir kimya gereklidir.

Sadece havalı bir düdüklü tencere, bir litre suya göre çok daha az basınç yapar.

Su aslında soğuk durumda depolanan potansiyel basınçtır.

Süperkritik sıvılar aslında buhardan daha verimlidir, ancak daha yüksek basınçlı kaplar ve çok fazla buz CO2 gerektirir. ve diğer egzotik maddeler.