Daraasadda Injineerinka ee ku saabsan Nidaamyada Kuleyliyaha Warshadaha
Pendahuluan
Kuleyliyaha warshadaha waa mid ka mid ah qalabka ugu muhiimsan qaybaha kala duwan - laga bilaabo warshadaha korontada iyo warshadaha kiimikada ilaa saxarka iyo warqadda, iyo xitaa warshadaha cuntada iyo cabitaanka. Shaqadooda ugu weyni waa inay tamarta kiimikada ka beddelaan shidaalka (ama tamarta korontada ee kuleyliyaha korontada) una beddelaan tamar kuleyl, ka dibna u wareejiyaan biyo si ay u soo saaraan uumi cadaadis iyo heerkul gaar ah. Uumigan waxaa markaa loo isticmaalaa kuleylinta habka, qalajinta, nadiifinta, ama dareeraha shaqeynaya ee marawaxadaha. Si nidaamka kuleyliyaha uu si badbaado leh, dhaqaale ahaan, iyo hufnaan leh u shaqeeyo, waxaa loo baahan yahay daraasad injineernimo oo heerkulbeeg ah, oo ay ku jiraan dheelitirka tamarta, hufnaanta, luminta kulaylka, iyo falanqaynta aan la soo celin karin.
Fikradaha Aasaasiga ah ee Heerkulka ee Kuleyliyaha
Marka la eego habka thermodynamic, kuleyliyeyaasha guud ahaan waxaa lagu falanqeeyaa nidaamyo socod joogto ah oo cufka biyaha quudinta uu galo, helo kulayl ka yimaada gubashada, ka dibna uu ka baxo isagoo ah uumi buuxa ama uumi aad u kulul. Sharciga Koowaad ee Thermodynamics ee nidaamka socodka joogtada ah (isle'egta tamarta socodka joogtada ah) waxaa si fudud loo odhan karaa:
\[
\dot{Q} – \dot{W} = \dot{m}(h_{out}-h_{in})
\]
Kuleyliyeyaasha, shaqada shafka (\(\dot{W}\)) badanaa waa la dayacaa sababtoo ah kuleyliyuhu si toos ah uma soo saaro shaqo farsamo. Tamarta dhaqdhaqaaqa iyo kuwa suurtagalka ah sidoo kale waa yar yihiin marka la barbar dhigo isbeddelka enthalpy, sidaa darteed isla'egta wax ku oolka ah waxay noqotaa:
\[
\dot{Q} \approx \dot{m}(h_{steam}-h_{fw})
\]
Halkan ayay enthalpy noqotaa halbeeg muhiim ah. Xogta enthalpy-ga biyaha iyo uumiga waxaa laga helaa miisaska uumiga ama jaantusyada Mollier (h–s). Biyaha quudinta ee cadaadis la bixiyay waxaa laga yaabaa inay noqdaan biyo aan la qaboojin, halka wax soo saarku uu noqon karo uumi qalalan oo buuxa, uumi qoyan (oo ka kooban tayada uumiga x), ama uumi aad u kulul.
Habka Kuleylinta Biyaha ee Uumiga
Dhanka heerkulbeegga, kulaylinta biyaha ee kuleeliyaha waxay martaa dhowr marxaladood:
1. Kuleyliyaha biyaha (kuleyl macquul ah)
Biyaha waxaa heerkulka laga qaadaa laga bilaabo gelitaanka ilaa heerkulka dheregsan marka cadaadiska hawlgalka la gaaro. Tamarta loo baahan yahay waxay la mid tahay awoodda kulaylka iyo kororka heerkulka.
2. Uumi-baxa (isbeddelka wejiga / kululaynta qarsoon)
Marka heerkulku buuxsamo, ku darista kulaylka waxay sababtaa isbeddel marxaladeed oo ka bilaabma dareeraha una gudba uumiga. Marxaladdan, heerkulku wuxuu ahaanayaa mid aan joogto ahayn, laakiin enthalpy si weyn ayuu u kordhaa sababtoo ah kulaylka qarsoon ee uumiga.
3. Kuleyl aad u sarreeya (haddii uu jiro kuleyliye aad u sarreeya)
Uumiga dheregsan ayaa si dheeraad ah loo kululeeyaa si heerkulkiisu uga sarreeyo heerkulka dheregsan isla cadaadiskaas. Kululaynta aadka u sarreysa waxay kordhisaa enthalpy waxayna yareysaa qoyaanka uumiga, taas oo faa'iido u leh codsiyada marawaxadaha iyo hufnaanta habka.
Naqshadaha kuleyliyaha casriga ah, soo kabashada kulaylka waxaa badanaa lagu xoojiyaa qaybo dheeraad ah sida dhaqaale-bixiyeyaasha (kuleyliyeyaasha biyaha quudinta), kuleyliyeyaasha hawada ee hore (kuleyliyeyaasha hawada ee gubanaya), iyo kuleyliyeyaasha aadka u sarreeya. Mid walba wuxuu higsanayaa inuu yareeyo khasaaraha kaydka ah iyo inuu kordhiyo hufnaanta wareejinta kulaylka.
Isu-dheellitirka Tamarta iyo Waxtarka Biyo-dhaliyaha
Waxtarka kuleyliyaha guud ahaan waxaa lagu qeexaa saamiga tamarta waxtarka leh ee ay nuugto biyaha/uumiga iyo tamarta kiimikada ee shidaalka la gubay. Laba hab oo caan ah ayaa kala ah:
1. Habka Tooska ah (habka Tooska ah / habka gelinta-soo-saarka)
\[
\eta_{boiler}=\frac{\dot{m}_{steam}(h_{steam}-h_{fw})}{\dot{m}_{fuel}\times LHV}\times 100\%
\]
Iyadoo LHV (Qiimaha Kululaynta Hoose) ama HHV (Qiimaha Kululaynta Sare) ay ku xiran tahay heerka la isticmaalo.
2. Habka aan tooska ahayn (habka kulaylka lagu dhimo)
Hufnaanta waxaa laga xisaabiyaa 100% laga jaray wadarta guud ee kulaylka, tusaale ahaan:
- Qasaarooyinka gaaska qiiqa qalalan
- Khasaare ka dhasha uumiga biyaha ee ka dhasha gubashada haydarojiin
- Khasaare ka dhasha shidaalka iyo qoyaanka hawada
- Khasaare ka dhasha kaarboon aan la gubin
- Khasaaraha shucaaca iyo convection-ka ee ka yimaada dusha sare ee kuleyliyaha
- Khasaaraha afuufidda
Hababka aan tooska ahayn ayaa badanaa loo isticmaalaa baaritaanka tamarta sababtoo ah waxay gacan ka geystaan aqoonsiga ilaha ugu muhiimsan ee wax-qabad la'aanta.
Khasaaraha Kulaylka ee ugu Weyn Hawlgalka Kuleylka
Daraasad thermodynamic oo wanaagsan kuma eka xisaabinta wax soo saarka-soo-gelinta, laakiin sidoo kale waxay sawiraysaa khasaaraha tamarta ee ugu badan.
1. Lumitaanka is dulsaarka (lumitaanka qiiqa)
Gaasaska qiiqa ee ka baxa heerkulka sare waxay wataan enthalpy weyn. Dadaallada lagu yarayn karo tan waxaa lagu sameyn karaa dhaqaale-bixiyeyaasha iyo kuleyliyeyaasha hawada, laakiin waa in taxaddar la sameeyaa si loo hubiyo inaysan dhaafin heerka dharabka aashitada (gaar ahaan shidaalka ay ku jirto sulfur) si looga hortago daxalka.
2. Afuufid
Afuufiddu waa lagama maarmaan si loo xakameeyo isku-darka adkaha milmay (TDS) ee ku jira durbaanka kuleyliyaha. Si kastaba ha ahaatee, ka saarista biyahan kulul waxay muujinaysaa luminta enthalpy. Nidaamka soo kabashada kulaylka ee afuufiddu wuxuu u isticmaali karaa kulaylkan si uu u kululeeyo biyaha quudinta ama biyaha qurxinta.
3. Hawo xad dhaaf ah iyo gubasho aan dhammaystirnayn
Hawada xad-dhaafka ah ayaa lagama maarmaan u ah gubashada joogtada ah, laakiin hawada xad-dhaafka ah waxay kordhisaa cufka gaaska qiiqa, taasoo kordhinaysa khasaaraha kaydka. Taas bedelkeeda, hawo aan ku filnayn waxay horseedaa kororka CO2 iyo shidaalka aan la gubin - labaduba waa wax khatar ah. Hagaajinta waxaa lagu gaaraa xakamaynta gaaska qiiqa O₂/CO2 iyo hagaajinta gubashada.
4. Shucaaca iyo qulqulka ka yimaada dusha sare
Dahaarka kulaylka oo liita wuxuu kordhiyaa kulaylka deegaanka. Horumarinta iska caabbinta iyo dahaarka guud ahaan waxay saameyn toos ah ku leeyihiin hufnaanta iyo badbaadada.
Falanqaynta Jirdhiska: Qiimaynta Tayada Tamarta
Marka laga soo tago tamarta (Sharciga I), thermodynamics-ka injineernimada casriga ah badanaa wuxuu adeegsadaa falanqaynta jimicsiga si loo qiimeeyo "tayada" tamarta iyo dib-u-noqoshada (Sharciga II). Exergy wuxuu qeexayaa shaqada ugu badan ee la heli karo marka nidaam la keeno xaaladdiisa deegaanka.
Kuleyliyeyaasha, dib-u-noqosho weyn ayaa dhacda marka:
- Habka gubashada (falcelinta kiimikada iyo isku darka heerkulka sare)
– Gudbinta kulaylka oo leh farqi heerkul oo weyn, tusaale ahaan inta u dhaxaysa olol iyo dusha sare ee tuubo
- Isku-dhac ku yimaada dhinacyada gaaska iyo biyaha/uumiga (hoos u dhaca cadaadiska)
Falanqaynta jimicsiga, hawl-wadeennadu waxay ogaan karaan in inkastoo kuleyl qaar loo wareejinayo biyaha, haddana tayada tamarta ayaa hoos u dhacda sababtoo ah habka oo aan dib loo celin karin. Tani waxay gacan ka geysaneysaa mudnaanta horumarinta: tusaale ahaan, hagaajinta qaybinta hawada-shidaalka, kordhinta soo kabashada kulaylka, ama yareynta ΔT aad u sarreeya ee ku jira qalabka isku-beddelka kulaylka.
Saamaynta Xaaladaha Hawlgalka ee Waxqabadka Kulaylka
Waxqabadka kuleyliyaha waxaa si weyn u saameeya cadaadiska, heerkulka iyo tayada biyaha.
1. Cadaadiska hawlgalka
Kordhinta cadaadiska waxay kordhisaa heerkulka dheregta. Shuruudaha habka qaarkood, tani waxay kordhin kartaa cufnaanta tamarta ee uumiga. Si kastaba ha ahaatee, cadaadiska sare wuxuu u baahan yahay agab adag iyo xakameyn adag.
2. Ku quudi heerkulka biyaha
Heerkulka biyaha quudinta oo sarreeya, kulaylka uumiga ee kuleeliyaha ayaa yaraaday si loo gaaro xaaladaha uumiga ee la rabo. Sidaa darteed, deaerator-ka iyo dhaqaale-bixiyaha ayaa door muhiim ah ka ciyaara.
3. Tayada biyaha (daaweynta)
Heerarka oksijiinta ee milmay, adkaanta, iyo TDS waxay saameeyaan cabbirka iyo daxalka. Cabbirku wuxuu kordhiyaa iska caabbinta kulaylka, taasoo keenta wareejinta kulaylka oo liidata, heerkulka birta oo kordha, hufnaanta oo yaraata, iyo khatarta sii kordheysa ee cilladaha tuubooyinka.
Istaraatiijiyadda Horumarinta Waxtarka Ku Salaysan Heerkulka
Tallaabooyin wax ku ool ah oo si toos ah ula xiriira daraasadda thermodynamics waxaa ka mid ah:
- Rakibaadda/hagaajinta dhaqaalaha si loo isticmaalo kulaylka gaaska qiiqa si loo kululeeyo biyaha quudinta.
- Kuleyliyaha hawada si loo kordhiyo heerkulka hawada gubashada, loo hagaajiyo xasilloonida iyo hufnaanta ololka.
– Xakamaynta O₂ si loo ilaaliyo hawo xad-dhaaf ah oo ugu fiican.
- Hagaajinta afuufidda iyo soo kabashada kulaylka si loo yareeyo luminta enthalpy.
- Dayactirka dusha sare ee wareejinta kulaylka (nadiifinta qoyaanka/cabbirka) si loo ilaaliyo isku-dhafka gudbinta kulaylka mid sare.
– Dahaar wanaagsan oo ku yaal tuubooyinka uumiga, durbaanka iyo qolofka.
- La socodka joogtada ah ee xuduudaha thermodynamic (T, P, heerka socodka, gaaska qiiqa O₂/CO) si loo ogaado leexashada hore.
Gabagabo
Daraasadda ku saabsan thermodynamics-ka injineernimada ee nidaamyada kuleyliyaha warshadaha waxay bixisaa qaab-dhismeed falanqayn oo xooggan si loo fahmo sida tamarta ka timaadda shidaalka loogu beddelo uumi, iyadoo sidoo kale la aqoonsanayo meelaha khasaaraha ee yareeya hufnaanta. Iyagoo adeegsanaya dheelitirka tamarta (Sharciga Koowaad) oo lagu dhammaystirayo aragti farsamo (Sharciga Labaad), injineeradu waxay samayn karaan go'aanno xog-ku-saleysan si loo hagaajiyo hufnaanta, loo yareeyo isticmaalka shidaalka, loo ilaaliyo isku halaynta qalabka, loona kordhiyo cimriga hawlgalka kuleyliyaha. Ugu dambeyntii, kuleyliyaha si heer sare ah loo habeeyay ma aha oo kaliya inuu badbaadiyo kharashyada laakiin sidoo kale wuxuu taageeraa dhimista qiiqa iyo hawlgallo warshadeed oo waara.
