[열역학 8] 증기원동소 사이클

1.증기원동소 사이클

 

  1)보일러 및 과열기에서 물을 끓여 과열증기로 만든 후 터빈을 통해 동력을 얻는다

 

  2)터빈을 돌린 과열증기는 복수기 및 급수펌프를 통해 순환하여 사이클을 이룬다

 

  3)증기동력기관은 외연기관으로 랭킨/재열/재생/재열재생 사이클 등이 있다

 

 

1.1.랭킨사이클 (Rankine Cycle)

 

 

가열 및 방열과정이 정압과정임을 이용한다

  

 

1.2.재열사이클 (Reheat Cycle)

 

  1) 기존 랭킨사이클의 터빈을 고압터빈과 저압터빈의 두단계로 분할한 구조

 

  2)터빈을 통과시킨 증기를 다시한번 가열하여 열효율을 개선(건도가 증가)시킨 증기원동소 사이클

 

 

 

1.3.재생 사이클 (Regrnerated Cycle)

 

  1)터빈을 돌리고 나서 방출되는 열량을 최소화한 사이클

 

  2)터빈에서 팽창도중에 일부증기를 추출하여 급수가열기에 공급함으로써 보일러의 열량을 감소

 

위 사진의 열효율은 펌프의 일을 무시한 것으로 터빈의 일량만을 이용한 것이다.

 

  

1.4.재열-재생 사이클 (Reheat-Regenarated Cycle)

 

  1)재열사이클과 재생사이클을 조합한 증기 원동소 사이클

 

  2)이론적인 열효율이 가장 높은 증기 원동소 사이클

 

  3)개선율 ε = (ηReh-Reg - ηR / ηR) x 100(%)

 

 

1.5. 2유체 사이클

 

  1)수은과 물을 동작물질로하여 작동온도범위를 넓힌 사이클 

 

  2)고온측에서 방출하는 열을 저온측을 가열하는데 이용한다

 

 

 

 

 2.증기소비량과 열소비율

 

      1.증기소비량 x[kg] : 1kWh의 에너지를 얻기위한 증기소비량 // 1kWh = 3600kJ = x*wnet[kJ/kg] // x = 3600/wnet

 

      2.열소비율 x'[kJ] : 1kWh의 에너지를 얻기위한 열 소비율 // x' = 3600/η 

 

 

 

  3.터빈및 펌프의 효율 : 증기 원동소 사이클은 실제의 사이클이므로 비가역 단열과정이고, 엔트로피가 증가한다

 

                               따라서 이론적인 공급열(등엔트로피)와 실제적인 공급열의 차이를 효율로 정의하여 사용한다

 

참고) 큰값이 분모로, 작은값이 분자로 간다고 생각하면 쉽다