• en temel, basit buhar santrali cevrimidir.`termo derslerinin ilk anlatilan cevrimidir genelde. "nasi bi sey lan bu?" diyenler icin:

    http://filebox.vt.edu/eng/mech/scott/steam.html
  • buhar güç çevrimidir. çevrim suyun pompalar vasıtasıyla basınçlandırılması ve bu basınç sabit kalmak üzere kızgın buhar haline getirilmesi esasına göre hareket eder. yüksek basınç ve yüksek sıcaklıktaki buhar türbinde dönme hareketine çevirilir.
  • bu çevrimin verimini artırmak için bazı yöntemler var, malum günümüzde verimi olabildiği kadar artırabilmek her alanda esas amaç.

    yoğuşturucu basıncını düşürerek verimi artırabilirsiniz. yoğuşturucudaki su buharı, yoğuşturucu çalışma basıncına karşı doyma sıcaklığında doymuş sıvı buhar karışımıdır. bu nedenle yoğuşturucunun çalışma basıncının düşürülmesi aynı zamanda akışkanın sıcaklığını düşürür. bu da çevrimden ısı çekilen ortalama sıcaklığın düşmesi anlamına gelir. fakat öyle istediğin kadar da düşüremezsin bu basıncı. eğer fazla düşürürsen, yoğuşturucuya çevreden hava sızması olur. türbinin son kademelerine doğru kuruluk derecesi azalır yani buharın içinde sıvı zerreleri bulunur. bu zerreler türbin verimini azaltır ve kanatlarda aşınmaya yol açar.

    buharı kızdırarak da verimi artırabilirsiniz. buhara ısı verilen ortalama sıcaklık, kazan basıncını yükseltmeden buharı kızgın buhar bölgesinde daha yüksek sıcaklıklara ısıtarak artırılabilir. bu sayede çevrime verilen ısı ve net iş artar, doğal olarak da verim artar. fakat bunun da belli sınırları var. artır babam artır yapamıyorsun. çıkılabilecek sıcaklık malzeme dayanımı ile sınırlıdır. günümüz teknolojisi ile türbine girebilecek en yüksek sıcaklık 600-620 santigrattır.

    bir diğer yöntem de kazan basıncını yükseltmektir. kazan basıncı yükselince buharlaşmanın gerçekleştiği sıcaklık da kendiliğinden yükselir. bu sayede su buharına ısı verilen ortalama sıcaklık ve buna bağlı olarak ısıl verim yükselmiş olur.

    (bkz: buhar türbini)
  • akışkanı sıvı halinde pompaya sok, pompadan yüksek basınçla çıkan sıvıyı kazanda izobarik(sabit basınç) olarak ısıt ve kızgın buhar haline getir, kızgın buhar haline gelen akışkanı türbine sok ve orda genişleterek iş yaptır, türbinden çıkan akışkanı yoğuşturucuda izobarik(sabit basınç) olarak soğutarak sıvı haline getir ve sıvı haline getirdiğin akışkanı tekrar pompaya sok. sonra bu cümlenin başına dön ve bu işlemi sonsuza kadar tekrarla.

    kısaca böyle bir çevrim işte.

    türbin ve pompada iş yapılır ve entropi sabittir. kazan ve yoğuşturucuda basınç sabittir iş miş yapılmaz.

    bu çevrimin verimini arttırmak için türlü trickler vardır, bunları teker teker açıklamaya kalksak baya zaman alır.

    sonuç olarak süfer bişey.
  • buhar santrallerinin temel çalışma prensibini açıklayan termodinamik çevrimidir.

    sıvı halde pompa aracılığıyla basınçlandırılmış bir akışkanı* bir kazanda ısıtırsanız, bu sıvı gaz fazına geçecektir. bu gazı bir türbinden geçirerek enerji elde edersiniz. türbinden çıkan gazı tekrar pompaya gitmeden önce sıvı faza geçirmek içinse condenser aracılığıyla soğutursunuz. genelde konik bir yapı şeklinde tepesinden buhar çıkan şey aslında bu çevrimdeki soğutma kulesidir. soğutma kulesini condenserin hayvani versiyonu gibi düşünebilirsiniz. ocağın ortasında bir kere bu kulenin içine girmiştim, adapazarındaki kombine çevrim santralinde içerisi rahat 40 derece falan vardı.

    bu çevrimde verimi artırmanın 2 yolu vardır, ilki pompadaki ve türbindeki sürtünmeden dolayı oluşan entropi artışlarını düşürecek elementler üretmek ve kondenser ve kazandaki basınç kayıplarını düşürecek tasarımlara çalışmak, ikincisi kazan basıncını artırmak ya da türbin çıkış basıncını düşürmektir.

    brayton çevriminden farklı olarak basınçlandırma işlemi pompayla yapıldığından dolayı çok bir enerji çekmez pompa türbinden. bu nedenle pompadaki izentropik verim artışı için atılan taş ürkütülen kurbağaya değmeyebilir. ama türbindeki tersinmez kayıpları azaltmanın verim artışına etkisi daha fazla olacaktır.

    kazan basıncını artırarak veya kazan sıcaklığını artırarak verimi artırmak mümkündür ama o zaman da, daha önce de dendiği gibi türbin bıçaklarının sıcaklık ve basınca karşı malzeme limitleri sizi durduracaktır. çıkış basıncını düşürerek, türbinden elde edilecek işi artırmak mümkündür ama o zaman da buharda yoğuşma başlayacak ve sıvı faza geçen akışkan türbin bıçaklarını zedeleyecek ve verimi düşürecektir.

    çevrimle oynayarak da verim artırılabilir. mesela türbinleri ve kazanları ikilerseniz, birinci türbin çıkışında doymuş faza gelen buharı ikinci kazanda tekrar kızgın hale getirip ikinci türbine yollayarak daha fazla iş elde edebilirsiniz. bundaki amaç akışkanı gaz fazda tek kazan-türbin formasyonuna göre daha yüksek basınç aralığında tutmaktır.

    diğer bir yöntem birinci türbin çıkışında doymuş hale gelen buharı ikiye ayırıp bir kısmını ikinci kazana bir kısmını ise pompa çıkışına göndererek doymuş sıvı fazda akışkanı birinci kazana göndermektir. böylece atık ısının bir kısmı daha kullanılarak birinci kazan için gereken sıcaklık aralığı için daha az yakıt kullanmak mümkün olabilir.

    bu çevrimde basınçlandırma sıvı fazda yapılır ve bu yüzden brayton çevrimine göre daha yüksek basınç aralıklarına çıkılabilir çünkü sıvı fazda yüksek yoğunluktan dolayı daha az enerjiyle daha çok basınçlandırma mümkündür.

    bir diğer fark da, kazanın aslında bir ısı değiştirgeci olmasıdır. nedeni basittir. suyu bir kimyasal reaksiyona sokamazsınız bu yüzden kazanda başka bir akışkandaki ısıyı transfer etmeniz gerekecektir. bu yüzden rankine çevrimi genelde kombine çevrim santrallerinde yancı olarak, ya da coğrafi bir ısı kaynağının yanına kurularak kullanılır.

    kombine çevrim santrallerinde atık ısıyı kurtarma amacıyla kuruldugundan dolayı, türbin girişinde buhar sıcaklıkları çok yüksek olmaz yaklaşık 600 santigrat derecedir. oysaki havanın kullanıldığı brayton çevriminde türbin giriş sıcaklığı 1500 santigrat dereceye kadar çıkabilir. buradaki limit hem türbin bıçaklarının malzemesinden, hem de havadaki azotun endotermik bir reaksiyon sonucu ayrılmasından kaynaklanır.
  • bu çevrimin suyun yerine r245fa, r134 gibi başka akışkanlar kullanılarak gerçekleştirilen versiyonlarına da organik rankine çevrimi denir. bu sistemlerin normal rankine çevrimine göre avantajı daha düşük ısı kaynaklarıyla etkin bir şekilde çalışabilmesidir. jeotermal kaynakları, içten yanmalı motorların atık ısısı ve de güneş enerjisi başlıca kullanılabilecek enerji kaynakları olarak sayılabilir.
  • özellikle atık ısıdan faydalanma ve jeotermal ısıdan faydalanma alanlarında organik rankine çevrimi önem kazanmıştır. bu çevrimde akışkan olarak su yerine organik bazı bileşikler kullanılır (ör: hidrokarbonlar,hidrofloroolefinler,...). yenilenebilir teknolojilerin, konvansiyonel sistemlerin yerini almasına giden süreçte önemli bir mihenk taşıdır.
hesabın var mı? giriş yap