سووڕی ڕانکن

نەخشەی فیزیکەلی سووڕی ڕانکن ١-پۆمپ ٢-بۆیلەر ٣-تورباین ٤-خەستکەرەوە

سووڕی ڕانکن مۆدێلێکە توانای سیستەمی تورباینی ھەڵم پێشبینی دەکات؛ و ھەروەھا بەکاردێت بۆ خوێندنەوەی ئاڵوگۆڕی بزوێنەری ھەڵم. سووڕی ڕانکن دەبتە نموونەی سووڕی thermodynamic گەرمی بزوێنەر کە گەرمی دەگۆڕێت بۆ کاری میکانیکی لەو کاتەی قۆناغ گۆڕین ئەنجام دەدرێت. ئەمە سووڕێکی نموونەیییە کە لەدەستدانی لێکخشان لە ھەر چوار پێکھێنەرەکەی فەرامۆش دەکرێت. گەرمییەکە لە دەرەوە دەستەبەر دەکرێت بۆ خولێکی داخراو، کە عادەتەن ئاو بەکاردەھێنێت لە کاتی کارپێکردنی شلە. ھەروەھا لەدوای ویلیام جۆن ماکۆرەن ڕانکاین، و سکۆتیش پۆلیماث لەگەڵ گلاسگۆو پرۆفیسۆری زانکۆ.

پێناسە کردن

سووڕی ڕانکن لە نزیکەوە کردارەکە ڕوندەکاتەوە لەلایەن گەرمی بزوێنەر بەھۆی خستنەگەڕی بزوێنەری ھەڵم و دروستکردنی وزەی گەرمی تا بەدەست خستنی وێستگەی وزە.

وانا پشت دەبەستێت بە جیاوازیی نێوان پلەی گەرمی لەنێوان سەرچاوەیێکی گەرم و سەرچاوەیێکی سارد. جیاوازییە زۆرەکە، توانای میکانیکیتر دەتوانێت بەکاربھێندرێت لە دەرەوەی وزەی گەرمی، ھەروەک بەپێی بیردۆزی کارنۆت.

سەرچاوەی گەرمی بەکارھێنرا لە بەدەستھێنانی توانا عادەتەن سووتانی سووتەمەنیی بەردینە وەکو خەڵوزی بەردین، گازی سروشتی، و ڕۆن، یان چڕی توانای خۆری. بەرزی پلەی گەرمی باشترینە.

توانای سووڕی ڕانکن سنووردارە لەلایەن گەرمیی بڵندی ھەڵمی کارکردنی شلە. ھەروەھا، مەگەر فشارەکە و پلەی گەرمی دەگەن بە ئاستیێکی نایاب لە بۆیلەری ھەڵم، مەودای پلەی گەرمی زۆر بچووک دەتوانێت سووڕەکە بەکار بخات:پلەی گەرمیی چوونە ناوی ھەڵمی تۆڕباین بە شێوەیەکی نموونەیی دەوروبەرن ٥٦٥ [c°] و پلەی گەرمیی خەستکەری ھەڵم دەوروبەرن ٣٠ [c°]. ئەمە ڕوودەدات لە توانای بیردۆزی کارنۆت بۆتۆڕباینی ھەڵم بەتەنھا نزیکەی ٦٣٫٨٪ براوردیان کرد لەگەڵ ڕاستەقینە بەتواناییی گەرماییی بە تێکراییی سەروو تا ٤٢٪ بۆ ئێستگەی ھاوچەرخ توانای coal_fired. پلەی گەرمیی نزمی ھەڵم چوونە ناوتۆڕباین (بە بەراورد لەگەڵ تۆڕباینێکی گاز) بۆچی سووڕی ڕانکن (ھەڵم) زۆرجار بەکار دەھێنرێت ھەروەک سووڕێکی ژێرکردن تا بە پێچەوانەوە چاک ببێتەوە گەرمیی ڕەت کردەوە لە سووڕی تێکەڵ گاز وێستگەی توانای تۆڕباینەکە.

سەرچاوەی سارد (ساردەکە باشترە) بەکارھێنانی لە ئەمانە وێستگەی توانا عادەتەن بورج وبەشێکی ئاوی گەورە ساردتر دەبنەوە (ڕووبار یان دەریا). توانای سووڕی ڕانکن سنووردارە لەسەر لای سارد لەلایەنی پلەی گەرمیی خواروو کردارییەکە کارکردنی شلە.

کارکردنی شلە لە سووڕێکی ڕانکن شوێنی سووڕێکی داخەراو دەکەوێت و بەبەردەوامی بەکاردەھێنرێت. ھەڵمی ئاو لەگەڵ خەستکردنەوە دڵۆپەیەکی زۆر بچووک زۆرجار دەبینن لە وێستگەی توانا شەپۆڵ دروست دەکرێن لەلایەن سارد بوونەوە سیستەم (نا ڕاستەوخۆ لێوە سووڕی توانای ڕانکن سووڕێکی داخراو). ئەمە ' گزوز ' گەرمی نوێنەرایەتی دەکرێت لەلایەن " [Qout] " دەڕواتە دەرەوە لای خوارووتری سووڕی لەخوارەوە نیشاندراوە لە ھێڵکاریی T-S. بورجی سارد بوونەوە بەکار دەخەن ھەروەک گۆڕینی گەرمیی گەورە لەلایەن مژێنی گەرمیی ھەڵم کارکردنی شلە و لەھەمان کات بە ھەڵم ئاو سارد دەبێتەوە بۆ کەشەکە.

لەو کاتەی زۆر ماددە توانییان بەکار بھێنرێن ھەروەک کارکردنی شلە لە سووڕی ڕانکن، ئاو عادەتەن شلەی بژاردەیە بەھۆی تایبەتمەندیی باشی، وەکو کیمیای زۆر کارانییە و نا-ژەھراوی، و خەرجیی خواروو، ھەروەھا تایبەتمەندیی ثێرمۆداینەمیک. لەلایەن کارکردنی خەستکردنەوەیەکە ھەڵمی ھەڵم بۆ شلەیێک فشارەکە لە دەرگەی تۆڕباین وزە پێویست نزم دەکرێتەوە لەلایەن ترومپای خواردن تەنھا بەکار دەھێنێت ١٪ بۆ ٣٪ی توانای دەرھاتی تۆڕباینەکە و ئەم ھۆیانە بەشداری دەکەن بۆ بەتوانای بڵندتر بۆ سووڕەکە. سوودەکەی ئەمە دەیبژێرێت لەلایەن پلەی گەرمیی خوارووی ھەڵم دانپێدانی تۆڕباینی (s). تۆڕباینی گاز، بۆ نموونە، پلەی گەرمیی چوونە ناوی تۆڕباینەکە نزیک دەبتەوە ١٥٠٠ [°k]. لەگەڵ ئەوەشدا، بەتواناییی گەرماییی ڕاستەقینە وێستگەی توانای ھەڵمی گەورە و گەورە وێستگەی تۆڕباینی گازی ھاوچەرخی ھاوشێوەن.

چوار کردارەکە لە سووڕی ڕانکن

ھێڵکاریی T_Sسووڕێکی ئاسایی ڕانکن بەکار خستنی لەنێوان فشارانی ٠٫٠٦ باڕ [bar]و ٥٠ باڕ. بەجێ ھێڵراو لە چەمانەوەی ھێلکاری بێڵدا، ڕاست لێوە ئەوە گازە، و لەژێر ئەوە [شل–ھەڵم] ھاوسەنگی خوساندن.

کرداری١–٢:کار کردنی شلەیە لە خوارەوەی ترومپا بۆ فشاری بڵند. ھەروەک شلەکە شلەیێکە لە ئەم قۆناغە، ترومپاکە وزەی ھاوردەی بچووک پێویست دەبێت.

کرداری٢–٣: شلەی فشاری-بەرز دەچێتە ناو بۆیلەرێک، ئەو شوێنەی ئەوە گەرموگوڕە لە فشاری نەگۆڕ لەلایەن سەرچاوەیێکی گەرمیی دەرەوەیی تا بێت بە وشک خوساندن ھەڵم. ھاوردەی وزەی پێویست دەتوانێت بەئاسانی بەجۆرێک وەک زیندوو حیساب بکرێت، بەکار ھێنانی ھێڵکاریێکی [ئنثالپی-ئینتڕۆپی] (ھێڵکاریی A-A، یان ھێلکاری مۆللیێر)، یان ژمارەیی، بەکار ھێنانی خشتەی ھەڵم.

کرداری٣–٤:وشک خوساندنی ھەڵم فراوان دەکات بەناو تۆڕباینێک، دروستکردن توانا. ئەم کەم بوونەوە پلەی گەرمییەکە و فشاری ھەڵمەکە، و پەیتیێک لەوانەیە ڕوو بدات. دەرھاتەکە لەم کردارە دەتوانێت بەئاسانی حیساب بکرێت بە بەکار ھێنانی ھێڵکارییەکە یان خشتە تێبینییان کرد لەسەر.

کرداری٤–١: ھەڵمی تەڕ دەچێتە ناو خەستکەرێک، ئەو شوێنەی ئەوە خەستکردنەوە لە فشارێکی نەگۆڕ تا بێتە خوساندنی شلە.

لە سووڕی ڕانکنی نموونەیی ترومپاکە و تۆڕباینەکە لەوانەیە ئازۆنترۆپیکبن، واتە، ترومپاکە و تۆڕباینەکە لەوانەیە ھیچ ئینتۆپی دروست نەکەن و لەبەر ئەوە دەرھاتی کاری پوختە زیاد دەکات. کرداری ١–٢ و ٣–٤ لەوانەیە نوێنەرایەتی بکرێن لەلایەن خەتی ستوون لەسەر ھێڵکاریی T-Sو زیاتر لەنزیکەوە ئەوەی سووڕی کارنۆت دەبێت. سووڕی ڕانکن نیشان دراو لێرە بارەکەیەکە کارکردنی شلە لێوە ڕێ دەگرێت خۆ دیتنەوەی لە ناوچەی ئەوپەڕی گەرمی ھەڵمی لەدوای فراوان بوونەکە لە تۆڕباینەکە ، [١] کە وزەکە کەم دەکاتەوە لای برد لەلایەن کۆندێسەرەکان.

لە سووڕی توانای ھەڵمی ڕاستەقینە لە نموونەیییەوە سووڕی ڕانکن جیاواز دەبێت بەھۆی بەرپەرچ نەدراوە لە پێکھاتەی خۆیی بوویانە ھۆی لەلایەن لێکخشانی شلە و لەدەستدانی گەرمی بۆ چواردەورەکان؛ لێکخشانی شلە فشارەکە بەھۆی بۆیلەرەکە دێتە ژوور، خەستکەرەکە، و گەرمکەرەکە لەنێوان پێکھاتەکان، و لە ئەنجامدا ھەڵمەکە بۆیلەرەکە بەجێدێڵێت لە فشارێکی نزم؛ لەدەستدانی گەرمی دەرھاتی کاری پوختە کەم دەکاتەوە، بەم جۆرە گەرمی زیاددەکرێ ھەڵمەکە لە بۆیلەرەکە پێویستە تا ھەمان ئاستی دەرھاتی کاری پوختە بھێڵێتەوە.

ھاوکێشەکان

بەگشتی، توانای سووڕی ڕانکن سادە دەتوانێت بنووسرێت ھەروەک

$\eta _{\text{therm}}={\frac {{\dot {W}}_{\text{thermal}}-{\dot {W}}}{{\dot {Q}}_{\text{in}}}}\approx {\frac {{\dot {W}}_{\text{turb}}}{{\dot {Q}}_{\text{in}}}}.$

ھەریەک لە چوار ھاوکێشە داھاتوو[١] لە وزەوە و بارستە وەر دەگیرێن ھاوسەنگ دەکەن بۆ قەبارەیێکی کۆنترۆڵ. بەتواناییی ثێرمۆداینەمیکی پێناسەی سووڕەکە دەکات ھەروەک ڕێژەکەی دەرھاتی توانای پوختە تا ھاوردە گەرم بکات. ھەروەک کاری پێویست لەلایەن ترومپاکە زۆرجار دەگاتە دەوروبەرە ١٪ی دەرھاتی کاری تۆڕباینەکە، ئەو دەتوانێت سادە بکرێت.

${\frac {{\dot {Q}}_{\text{in}}}{\dot {m}}}=h_{3}-h_{2},$

${\frac {{\dot {Q}}_{\text{out}}}{\dot {m}}}=h_{4}-h_{1},$

${\frac {{\dot {W}}_{\text{pump}}}{\dot {m}}}=h_{2}-h_{1},$

${\frac {{\dot {W}}_{\text{turbine}}}{\dot {m}}}=h_{3}-h_{4}.$

کاتێک مامەڵە دەکەن لەگەڵ توانای تۆڕباینەکان و ترومپا، ڕاستکردنەوەیێک بۆ زاراوەی کار دەبێت بکرێن:

${\frac {{\dot {W}}_{\text{turbine}}}{\dot {m}}}=h_{3}-h_{4}\approx (h_{3}-h_{4})\eta _{\text{turbine}}.$

سووڕی ڕانکنی ڕاستەقینە (نموونەیی نا)

سوڕی ڕانکنی ئەوپەڕی گەرمی

لە سووڕێکی وێستگەی - کارەبای ڕاستەقینە (ناو " رانکن " سووڕ تەنھا بەکار دەھێنرێت بۆ سووڕی نموونەیی)، پەستانەکە لەلایەن ترومپاکە و فراوان بوونەکە لە پەرەکەکە ئازۆنتڕۆپیک نییە. بەواتایەکی دیکە، ئەم کردارانە نا-پێچەوانەن، و ئینتڕۆپی زیاددەکات لەکاتی دوو کردارەکە. ئەمە تاڕادەیەک توانا پێویست زیاد دەکات لەلایەن ترومپاکە و کەم بوونەوە توانا دروستکردنی لەلایەن تۆڕباینەکە.

بەتایبەتی، بەتواناییی تۆڕباینی ھەڵم سنووردار دەبێت لەلایەن دروستکردنی ئاو-دڵۆپە. ھەروەک ئاو خەستکردنەوە، دڵۆپەیەکی زۆر بچووکی ئاو تۆڕباینەکەیان لێ دا دەخشێت لە خێراییی بڵند، بوونە ھۆی ڕاماڵین، بەرە بەرە ژیانی تیغی تۆڕباینەکە و بەتواناییی تۆڕباینەکە کەم دەبێتەوە. ئاسانترین ڕێگا تا ئەم گرفتە زاڵ ببێت بەسەر ئەوپەڕی گەرمکردنی ھەڵمەکەیە. لەسەر ھێڵکاریی T-S، ناوچەی ٣ لە سنوورێکی ناوچەی دوو-قۆناغی ھەڵمە و ئاو، بۆیە لەدوای فراوان بوون ھەڵمەکە زۆر تەڕ دەبێت. لەلایەن ئەوپەڕی گەرمی، ناوجەی ٣ ڕاست دەڕۆن بۆ (سەرەوە) لە ھێڵکارییەکە و لەبەر ئەوە ھەڵمێکی وشکتر بەرھەم دەھێنێت لەدوای فراوان بوون.

جیاوازیی سووڕی ڕانکنی بنەڕەتی

توانا بە تێکرایی دەتوانرێت زیادبکات لەلایەن بەرزکردنەوەی پلەی گەرمیی ھاوردەکراوی گەرمیی تێکڕا

${\bar {T}}_{\text{in}}={\frac {\int _{2}^{3}T\,dQ}{Q_{\text{in}}}}$

لەم سووڕە. زیادکردنی پلەی گەرمیی ھەڵمەکە بۆ ئەوپەڕی گەرمی ناوچەکە ڕێگایێکی سادەی کردنی ئەمەیە. ھەروەھا جیاوازیی سووڕی ڕانکنی بنەڕەتی دروستی کرد تا بەتواناییی گەرماییی سووڕەکە بەرز بکاتەوە لە ئەم ڕێگایەدا؛ دوو لە ئەمانە لەخوارەوە باس دەکرێن.

دووبارە گەرمکردنەوەی سووڕی ڕانکن

دوبارە گەرمکردنەوەی سووڕی ڕانکن

مەبەستی دووبارە گەرمکردنەوەی سووڕ ئەوەیە تا تەڕییەکە لا ببات ھەڵگرتنی لەلایەن ھەڵمەکە لە قۆناغی کۆتاییی کرداری فراوان بوون. ئەم جیاوازییە، دوو تۆڕباینەکان کار دەکەن لە زنجیرە. یەکەم ھەڵم لە بۆیلەرەوە قبووڵ دەکات لە فشاری بڵند. لەدوای تێپەڕینی ھەڵم بەناو یەکەم تۆڕباین، ئەو دووبارە- چووە ناو بۆیلەرەکە و دووبارە گەرمکردنەوەی لەپێش تێ پەڕینی بەناو دووەم، پەستانی نزم، تۆڕباینەکە. پلەی گەرمی گەرمکردنەوەکە زۆر نزیکە یان یەکسانە بۆ پلەی گەرمیی دەروازە، کەچی فشاری پێویست گونجاوی گەرمکردنەوەەکە تەنھا یەک لەسەر چوارەم فشاری بۆیلەری ڕەسەنە. لەنێو سوودی دیکە، ئەم ھەڵمە لێوە ڕێ دەگرێت بۆ خەستکردنەوەی لەماوەی فراوان بوونی و بەو جۆرە زیانەکە کەم دەکاتەوە لە تیغی تۆڕباینەکە، و بەتواناییی سووڕەکە باشتر دەکات، چونکە گەرمی زیادتر دەڕوات بۆ سووڕەکە و ئەمە لەکاتی پلەی گەرمیی بڵند ڕوودەدات. دوبارە گەرمکردنەوەی سووڕ یەکەم جار پێشکەش کرا لە ١٩٢٠کان، بەڵام کرداری نەبوون بۆماوەی زۆر بەھۆی زەحمەتیی تەکنیکی. لە١٩٤٠کان، دووبارە پێشکەش کراوە لەگەڵ زیادکردنی پیشەسازیی بۆیلەری فشاری-بەرز، و سەرئەنجام دووھەندە گەرمکردنەوە پێشکەش کرا لە١٩٥٠کان. بیرۆکەیە لەپشت دووھەندکردنی گەرمکردنەوەکەیە تا پلەی گەرمیی تێکڕا زیاد بکات. ئەوە زیاتر تێبینی کرا لە دوو قۆناغی گەرمکردنەوە بە شێوەیەکی گشتی پێویستنین، لەوەتەی زۆر بوونی تواناییی قۆناغی داھاتوو سووڕەکە تەنھا نیو ئەوەندە دەبێت پێش قۆناغەکە. ئەمڕۆ، دووھەند گەرمکردنەوە بەشێوەیەکی گشتی بەکار ھێنراوە لە وێستگەی توانا کەبەکاری دەخەن لەژێر فشاری supercritical.

دروستبوونەوەی سووڕی ڕانکن

دروست بوونەوەی سووڕی ڕانکن

دروستبوونەوەی سووڕی ڕانکن ئەوەندە ناوبراوە چونکە لەدوای دەر کەوتنی لە خەستکەرەوە (لەوانەیە ھەروەک لە نیمچە ساردکراوەی شلەکە) کار کردنی شلە گەرموگوڕە لەلایەن ھەڵم لە پشکی گەرمی سووڕەکە. لەسەر ھێڵکارییەکە نیشاندراوە، شلەکە لە ٢ تێکەڵە لەگەڵ شلەکە لە ٤ (ھەردووکیان لە ھەمان فشار) تا خۆ ببینێتەوە لەگەڵ خوساندنی شلە لە ٧. ئەمە ناو دەبرێت بە " پەیوەندیی-ڕاستەوخۆی گەرم کردن ". لە دروستبوونەوەی سووڕی ڕانکن (لەگەڵ جیاوازی بچووک) بەشێوەیەکی گشتی بەکار ھێنراوە لە وێستگەی توانای ڕاستەقینە.

جیاوازیێکی تر دەنێرێت ھەڵمی لێوە بەردەبێت لەنێوان قۆناغی تۆڕباینەکە بۆ ئاودانی ھیتەر تا پر ئاوبێت لەسەر ڕێگای خەستکەرەوە بۆ بۆیلەرەکە. ئەم ھیتەرانە ھەڵمی ھاوردە و کۆندێسەیت تێکەڵ ناکەن.

زۆربوونی دووبارەکردنەوەی سووڕ پلەی گەرمیی زیادکراو لەلایەن خستنەسەری گەرمی لێوەکە [بۆیلەر/سوتەمەنی] سەرچاوەکە تا ڕادەیەک خوارووی پلەی گەرمی ئاودانەکە لەوانەیە بەبێ ئاودانی دروستبوونەوەی گەرم. ئەمە توانای سووڕەکە باشتر دەکات، ھەروەک زیاتر گەرمییەکە دەڕوات بۆ سووڕەکە و دەرئەنجامی سووڕەکە ڕوو دەدات لە پلەی گەرمیی بڵند.

سووڕی ڕانکنی سروشتی

سووڕی ڕانکنی سروشتی (ORC)بەکاردەھێنرێت لە سوتەمەنی سروشتی وەکو n-pentante [١] یان toluene [٢] لەجیاتی ئاو و ھەڵم. ئەمە بەکارھێنانی سەرچاوەی گەرمیی نزم ڕێ دەدات، وەکو جۆگەی وزەی خۆری، کە بە شێوەیەکی نموونەیی بەکاریدەخەن لە دەوروبەر ٧٠–٩٠ [C°]. توانای سووڕەکە زۆر نزمترە لە ئەنجامەکە لە نزمترین مەودای پلەی گەرمی، بەڵام ئەمە دەتوانێت پڕبایەخ بێت بەھۆیەکە خەرجیی نزم بە بەشداریی دەکات لە کۆبوونەوەی گەرمی لە پلەی گەرمیی نزم. لەسەرێکی ترەوە، شلە دەتوانێت ئەوە بەکار بھێنرێن لەخاڵی کوڵاندن لەسەر ئاو، و ئەمە لەوانەیە سوودی ثێرمۆداینەمیکی ھەبێت (ببینە، بۆ نموونە، ھەڵمی جیوەی تۆڕباین). تایبەتمەندییەکانی شلەی کارکردنی ڕاستەقینە کاریگەریی مەزنی ھەیە لەسەر چۆنییەتیی ھەڵم لەدوای ھەنگاوی فراوان بوون، کار لە دارشتنی سووڕی تەواو دەکەن.

سووڕی ڕانکن کارکردنی شلە سنووردار ناکات، بۆیە ناوی " سووڕی سروشتی "یە بەسادەیی چەمکێکی خستنە بازاڕی سووڕەکەیە و دەبێت تەماشا بکرێن ھەروەک سووڕێکی ثێرمۆداینەمیکی جودا.

لێکۆڵینەوەی وردی سووڕی ڕانکن

سووڕی ڕانکنی کرداری بەکاردەھێنرێت لە لێکۆڵینەوەی وردی شلە [٤] چەمکەکانی نوی کردنەوەی گەرمی و سووڕی ڕانکن لێکۆڵینەوەی ورد دەکات بۆ کردارێکی یەک پێگرتن بەناوی سووڕی ڕەخنەگرانە دروستبوونەوەی ([RGSC]). بۆ وردبوونەوەی لە پلەی گەرمی سەرچاوە ١٢٥–٤٥٠ [C°].

ئەمانەش ببینە

Power loss in cogeneration mode with steam extraction

سەرچاوەکان

Canada, Scott; G. Cohen; R. Cable; D. Brosseau; H. Price (25ی تشرینی یەکەمی 2004). "Parabolic Trough Organic Rankine Cycle Solar Power Plant" (PDF). 2004 DOE Solar Energy Technologies. Denver, Colorado: US Department of Energy NREL. Archived from the original (PDF) on ١٨ی ئازاری 2009. Retrieved ١٧ی ئازاری 2009. ^ Batton, Bill (١٨ی حوزەیرانی 2000). "Organic Rankine Cycle Engines for Solar Power" (PDF). Solar 2000 conference. Barber-Nichols, Inc. Archived from the original (PDF) on ١٨ی ئازاری 2009. Retrieved ١٨ی ئازاری 2009. ^ Nielsen et al. , 2005, Proc. Int. Solar Energy Soc. ^ Moghtaderi, Behdad (2009). "An Overview of GRANEX Technology for Geothermal Power Generation and Waste Heat Recovery". Australian Geothermal Energy Conference 2009. , Inc. ^Van Wyllen 'Fundamentals of thermodynamics' (ISBN 85-212-0327-6) ^Wong 'Thermodynamics for Engineers',2nd Ed. ,2012, CRC Press, Taylor & Francis, Boca Raton, London, New York. (ISBN 978-1-4398-4559-2) Moran & Shapiro 'Fundamentals of Engineering Thermodynamics' (ISBN 0-471-27471-2)