Daraasadda Wareegga Brayton ee ku saabsan Makiinadaha Gaaska Warshadaha
Pendahuluan
Turbine-yada gaaska warshadaha waa mashiinno beddelka tamarta oo si weyn loogu isticmaalo warshadaha korontada, warshadaha saliidda iyo gaaska, iyo codsiyada kala duwan ee habka oo u baahan awood farsamo oo weyn iyo jawaab degdeg ah. Hawlgalka aasaasiga ah ee turbine-yada gaaska casriga ah guud ahaan wuxuu raacaa Wareegga Brayton, wareegga thermodynamic kaas oo qeexaya habka cadaadiska hawada, ku darista kulaylka iyada oo loo marayo gubashada, iyo ballaarinta gaasaska kulul si loo soo saaro shaqo. Daraasadda Wareegga Brayton waa muhiim sababtoo ah halkan ayay ka timid in la fahmo oo la horumariyo hufnaanta, isticmaalka shidaalka, waxqabadka korontada, iyo istaraatiijiyadaha hagaajinta ee hawlgallada turbine-ka gaaska.
Fikradda Aasaasiga ah ee Wareegga Brayton
Wareegga Brayton ee ku habboon wuxuu ka kooban yahay afar hab oo muhiim ah, oo caadi ahaan loo qaabeeyey laba hab oo isentropic ah iyo laba hab oo cadaadis joogto ah. Marawaxadaha gaaska dhabta ah, hababkani waxay u leexdaan sababo la xiriira khasaaro farsamo, is jiidjiid, lumis cadaadis, iyo waxtarka qaybaha aan dhammaystirnayn. Si kastaba ha ahaatee, qaabka ku habboon wuxuu weli yahay aasaas aad waxtar u leh falanqaynta bilowga ah iyo isbarbardhigga waxqabadka.
Afarta hab ee caadiga ah ee Wareegga Brayton waa:
1. Cadaadiska Isentropic (1 → 2) ee kombaresarada
2. Ku darista kulaylka cadaadis joogto ah (2 → 3) qolka gubashada
3. Ballaarinta Isentropic (3 → 4) ee marawaxadda
4. Kala firdhinta kulaylka cadaadis joogto ah (4 → 1) deegaanka (wareegga xiran) ama iyada oo loo marayo gaaska qiiqa (wareegga furan)
Marawaxadaha gaaska warshadaha ee caadiga ah ee la isticmaalo (wareeg furan), hawada ku xeeran waxay gashaa kombaresarada, ka dibna marka uu gubto gaaska cadaadiska sare leh ayaa lagu fidiyaa marawaxadaha waxaana lagu sii daayaa jawiga ama waxaa loo isticmaalaa habab kale sida kuleylinta (isku-darka) ama soo saarista uumiga (wareeg isku dhafan).
Qaybaha ugu Muhiimsan iyo Xiriirkooda Wareegga
1. Kompresor
Kombaresarada waxay cadaadiska hawada ka qaadaa xaaladaha soo galaya (badanaa u dhow cadaadiska jawiga) ilaa cadaadis aad u sarreeya. Habkan cadaadiska wuxuu u baahan yahay shaqo muhiim ah, iyo marawaxadaha gaaska badan, qayb muhiim ah oo ka mid ah awoodda marawaxadaha ayaa loo isticmaalaa in lagu wado kombaresarada. Waxqabadka kombaresarada wuxuu si weyn u go'aamiyaa hufnaanta wareegga sababtoo ah inta badan shaqada cadaadiska, awoodda saafiga ah ee la heli karo ayaa yareysa (matoorka ama culeyska farsamada).
Si fiican, cadaadiska waxaa loo maleynayaa inuu yahay isentropic, laakiin dhab ahaantii, entropy-gu wuu kordhaa sababtoo ah dib-u-noqosho la'aan. Waxtarka isentropic-ka ee kombaresarada waa halbeeg muhiim ah oo lagu qiimeeyo sida kombaresarada ugu dhow yahay xaaladaha ku habboon.
2. Qolka Gubashada (Gubashada)
Qolka gubashada, shidaalka (sida gaaska dabiiciga ah) ayaa lagu duraa oo lagu gubaa hawo cadaadis sare leh. Habka gubashada ayaa si weyn u kordhiya heerkulka gaaska marka uu cadaadis ku dhow yahay, inkastoo ay jiraan khasaare cadaadis oo aan laga fursan karin oo ka dhasha is jiidjiidka iyo naqshadaynta gubashada.
Xaddidaadda heerkulka ka soo baxa qolka gubashada waxaa si weyn u saameeya waxqabadka walxaha marawaxadaha (gaar ahaan daabyada marxaladda hore) iyo tiknoolajiyada qaboojinta. Naqshadaha casriga ah, heerkulka gelitaanka marawaxadaha (TIT) waa go'aamiye muhiim ah oo ku saabsan hufnaanta iyo faa'iidada korontada, laakiin sidoo kale waxay keentaa caqabado ku saabsan isku halaynta iyo kharashyada agabka.
3. Marawaxadda
Turbines-ku waxay tamarta kulaylka ee gaasaska kulul u beddelaan shaqo farsamo iyada oo loo marayo ballaarinta. Qaar ka mid ah shaqada turbine-ka waxaa loo isticmaalaa in lagu wado kombaresarada, halka inta soo hartayna loo isticmaalo shaqo saafi ah oo loogu talagalay codsiyada warshadaha. Sida kombaresarada, turbines-ku waxay sidoo kale leeyihiin waxtar isentropic ah oo saameeya soo saarista korontada iyo hufnaantooda guud.
4. Nidaamka Qiiqa
Gaasaska qiiqa ee gaaska warshadaha waxaa si toos ah loogu sii deyn karaa jawiga ama si dheeraad ah ayaa loo isticmaali karaa. Isticmaalka kulaylka qashinka ah waa istaraatiijiyad muhiim ah sababtoo ah heerkulka gaaska qiiqa ayaa inta badan sarreeya. Halkan waa meesha nidaamyada wareegga isku dhafan (gaaska turbine + uumiga turbine) ama isku-darka/CHP (koronto + kulaylka habka) ay ka ciyaaraan.
Halbeegyada Muhiimka ah ee Falanqaynta Brayton
Saamiga Cadaadiska
Saamiga cadaadiska kombaresarada (πc = P2/P1) waa doorsoome naqshadeed oo aad u saameyn badan. Wareegga Brayton ee ku habboon, kordhinta saamiga cadaadiska guud ahaan waxay kordhisaa hufnaanta kulaylka ilaa heer gaar ah oo ugu fiican, iyadoo ku xiran xadka heerkulka ugu badan ee wareegga. Dhab ahaantii, saamiga cadaadiska oo aad u sarreeya wuxuu si xad dhaaf ah u kordhin karaa culayska kombaresarada wuxuuna yareyn karaa awoodda saafiga ah, gaar ahaan haddii hufnaanta kombaresarada ay yar tahay ama ay jiraan khasaaro cadaadis oo weyn oo ku jira qolka gubashada.
Heerkulka Gelida Marawaxadaha (TIT)
Kordhinta TIT waxay ku dhawaad had iyo jeer kordhisaa wax soo saarka korontada iyo hufnaanta, maadaama ballaarintu ay ka bilaabato heer tamar kuleyl oo sare. Si kastaba ha ahaatee, tani waxaa xaddidaya agabka, nidaamyada qaboojinta daabka, iyo qiiqa NOx, kuwaas oo u muuqda inay kordhaan heerkulka gubashada sare. Sidaa darteed, soosaarayaasha gaaska waxay si weyn u maalgeliyaan superalloys, dahaarka caqabadaha kulaylka, iyo farsamooyinka qaboojinta gudaha.
Waxtarka Qaybta
Waxtarka isentropic ee kombaresarada iyo marawaxadaha ayaa badanaa ah farqiga ugu muhiimsan ee u dhexeeya waxqabadka ugu habboon iyo kan dhabta ah. Khasaaraha hawada sare, nadiifinta, wasakhda kombaresarada, iyo burburka daabka oo ay sababto nabaad-guurka iyo miridhku waxay yareyn doonaan hufnaanta waqti ka dib.
Qolka Gubashada iyo Khasaaraha Cadaadiska Tuubada
Qaabka ugu habboon, ku darista kulaylka waxay dhacdaa marka cadaadis joogto ah la saaro. Si kastaba ha ahaatee, nidaamka dhabta ah, cadaadisku wuxuu ku dhacaa gubaha iyo tuubooyinka. Hoos u dhaca cadaadiskani wuxuu yareeyaa saamiga ballaarinta waxtarka leh ee marawaxadda, taasoo yareynaysa waxqabadka marawaxadda iyo hufnaanta.
Wax ka beddelka Wareegga Brayton ee Marawaxadaha Gaaska Warshadaha
Si loo hagaajiyo waxqabadka, Wareegga Brayton waxaa badanaa wax laga beddelaa dhowr farsamo:
1. Dib-u-soo-nooleyn (Dib-u-soo-kabasho)
Dib-u-soo-noolaynta waxay isticmaashaa gaaska qiiqa kulul si ay u kululeyso hawada la cadaadiyay ka hor inta aysan gelin qolka gubashada. Tani waxay yareyneysaa baahida shidaalka si loo gaaro isla TIT-ga, taasoo kordhineysa waxtarka kulaylka. Dib-u-soo-nooleeyayaasha ayaa ugu waxtarka badan marawaxadaha gaaska oo leh saamiga cadaadiska hooseeya ilaa dhexdhexaadka ah, maadaama saamiga cadaadiska sare, heerkulka ka soo baxa kombaresarada uu ku soo dhawaado heerkulka gaaska qiiqa, taasoo yareyneysa faa'iidooyinka dib-u-cusboonaysiinta.
2. Qaboojinta isku dhafka ah
Qaboojinta dhexda ayaa lagu dabaqaa marxaladaha cadaadiska iyadoo qaboojinta dhexda ku jirto. Qaboojintani waxay yareysaa shaqada cadaadiska, taasoo suurtogal ah inay kordhiso awoodda saafiga ah. Si kastaba ha ahaatee, qaboojinta dhexda waxay yareyn kartaa waxtarka kulaylka haddii aan dib loo habeyn, maadaama hawada qabow ay u baahan tahay kulayl badan oo ku jira gubaha si ay u gaarto TIT.
3. Dib u kululee
Kuleyli dib-u-kululayntu waxay dib u kululeysaa gaaska inta u dhaxaysa marxaladaha ballaarinta marawaxadaha. Hadafku waa in la kordhiyo shaqada guud ee marawaxadaha, taasoo kordhinaysa awoodda saafiga ah. Si kastaba ha ahaatee, kulaylintu guud ahaan waxay kordhisaa isticmaalka shidaalka, sidaa darteed waxtarka kuleylku had iyo jeer ma fiicnaan karo, iyadoo ku xiran qaabaynta iyo xaddidaadaha naqshadeynta.
4. Wareegga Isku-dhafan
Wareegga isku dhafan wuxuu isticmaalaa kulaylka qiiqa ee ka yimaada gaaska si uu u dhaliyo uumi, kaas oo markaa kaxeeya marawaxadaha uumiga. Qaabeyntani waxay si weyn u kordhin kartaa waxtarka warshadda korontada marka la barbar dhigo wareegga fudud ee Brayton. Cabbirka warshadda korontada ee warshadaha, wareegga isku dhafan waa mid ka mid ah teknoolojiyada ugu tartanka badan sababtoo ah waxay gaari kartaa hufnaan sare iyadoo la adeegsanayo qiiqa gaarka ah ee hooseeya.
Dhinacyada Hawlgalka Dhabta ah: Burburka iyo Xaaladaha Deegaanka
Marawaxadaha gaaska warshadaha waxay ka shaqeeyaan deegaanno kala duwan waxayna badanaa la kulmaan caqabado sida heerkulka hawada oo sareeya, qoyaanka, iyo wasakhowga (booska, milixda, ama walxaha saliidda). Heerkulka hawada ee sareeya wuxuu hoos u dhigaa cufnaanta hawada, taasoo keenta hoos u dhaca socodka tirada iyo hoos u dhaca awoodda. Sidaa darteed, xarumaha qaar waxay isticmaalaan qaboojinta hawada ee gudaha (qaboojiyeyaasha uumiga ama qaboojiyeyaasha) si loo hagaajiyo waxqabadka cimilada kulul.
Wasakhda kombaresarada ee ay keento walxaha yaryar waxay yareyn kartaa hufnaanta iyo saamiga cadaadiska wax ku oolka ah. Dhaqamada dayactirka sida dhaqidda khadka tooska ah/offline-ka ayaa la sameeyaa si loo soo celiyo waxqabadka. Intaa waxaa dheer, xaaladaha culayska qayb ahaan ayaa sidoo kale saameeya hufnaanta. Marawaxadaha gaaska waxay u muuqdaan inay waxtar badan leeyihiin marka culaysku sarreeyo; marka culaysku hooseeyo, hufnaantu way yaraataa marka xakamaynta gubashada la xakameeyo, isbeddellada ku yimaada saamiga cadaadiska wax ku oolka ah, iyo khasaaraha saamiyeedku waxay noqdaan kuwo awood badan.
Qiiqa iyo Hufnaanta oo ah Diiradda Casriga ah
Daraasadaha Brayton Cycle-ka casriga ah ma aha oo kaliya diiradda saarista korontada iyo waxtarka laakiin sidoo kale qiiqa. Gubashada heerkulka sare waxay u janjeertaa inay soo saarto heerar sare oo NOx ah. Tiknoolajiyada sida Dry Low NOx (DLN) ayaa la sameeyay si loo yareeyo qiiqa iyadoo la hagaajinayo isku darka hawada-shidaalka si loo xakameeyo heerkulka ololka iyada oo aan la dhimin xasilloonida gubashada.
Intaa waxaa dheer, isku-darka marawaxadaha gaaska iyo nidaamyada qabashada kaarboonka (CCS) ama isticmaalka shidaalka kaarboonka yar sida isku-darka haydarojiinku wuxuu noqonayaa mid soo jiidasho leh. Dhammaan hal-abuurkan ayaa ku saleysan faham qoto dheer oo ku saabsan Wareegga Brayton, maadaama isbeddellada shidaalka iyo qaab-dhismeedka ay saameyn doonaan heerkulka, saamiga cadaadiska, iyo astaamaha socodka.
Gabagabo
Wareegga Brayton waa aasaaska falanqaynta matoorada gaaska warshadaha, oo ay ku jiraan hababka cadaadiska, gubashada, ballaarinta, iyo diidmada kulaylka. Cabbiraadaha sida saamiga cadaadiska, TIT, waxtarka qaybaha, iyo luminta cadaadiska ayaa muhiim u ah waxqabadka dhabta ah. Wax ka beddelka wareegga - dib u soo nooleynta, qaboojinta, dib u kululaynta, iyo xitaa wareegyada isku dhafan - waxay bixiyaan waddooyin kala duwan si loo hagaajiyo hufnaanta iyo awoodda iyadoo loo eegayo shuruudaha codsiga. Dhaqanka warshadaha, daraasadaha wareegga Brayton waa inay sidoo kale tixgeliyaan burburka qaybaha, xaaladaha deegaanka, hawlgalka qayb ahaan culeyska, iyo shuruudaha qiiqa. Iyadoo la fahmayo, injineeradu waxay hagaajin karaan naqshadeynta iyo hawlgalka matoorada gaaska si loo helo hufnaan, isku hallayn, iyo saaxiibtinimo deegaan.
