Was ist Wärmerückgewinnung – Rankine-Zyklus – Definition

Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades – Rankine-Zyklus

Es gibt verschiedene Methoden, wie der thermische Wirkungsgrad des Rankine-Kreislaufs verbessert werden kann. Unter der Annahme, dass die Maximaltemperatur durch den Druck im Reaktordruckbehälter begrenzt ist, sind diese Methoden:

Wärmeregeneration

Durch die Reduzierung der Brennstoffmenge , die dem Kessel zugesetzt werden muss, kann der thermische Wirkungsgrad von Dampfturbinenkraftwerken erheblich gesteigert werden . Dies kann durch Übertragung von Wärme (teilweise expandierter Dampf) von bestimmten Abschnitten der Dampfturbine, die normalerweise weit über der Umgebungstemperatur liegt, auf das Speisewasser erfolgen. Dieser Prozess ist als Wärmerückgewinnung bekannt und eine Vielzahl von Wärmerückgewinnern kann zu diesem Zweck verwendet werden. Manchmal verwenden Ingenieure den Begriff Economiser , bei dem es sich um Wärmetauscher handelt, die den Energieverbrauch senken sollen, insbesondere beim Vorheizen einer Flüssigkeit .

Wie im Artikel „ Dampferzeuger “ zu sehen ist, kann das Speisewasser (Sekundärkreislauf) am Einlass des Dampferzeugers etwa ~ 230 ° C (446 ° F) haben und wird dann auf den Siedepunkt dieser Flüssigkeit (280 ) erhitzt ° C; 536 ° F; 6,5 MPa) und eingedampft. Das Kondensat am Kondensatorausgang kann jedoch etwa 40 ° C haben , sodass die Wärmerückgewinnung bei typischen PWR signifikant und sehr wichtig ist:

• Die Wärmerückgewinnung erhöht den thermischen Wirkungsgrad, da bei höherer Temperatur mehr Wärme in den Kreislauf fließt.
• Die Wärmerückgewinnung bewirkt eine Verringerung des Massenstroms durch die Niederdruckstufe der Dampfturbine und erhöht somit den Wirkungsgrad der LP-Isentropenturbine. Beachten Sie, dass der Dampf in der letzten Expansionsstufe ein sehr hohes spezifisches Volumen aufweist.
• Die Wärmerückgewinnung führt zu einer Erhöhung der Arbeitsdampfqualität, da sich die Abflüsse am Rand des Turbinengehäuses befinden, wo sich eine höhere Konzentration an Wassertröpfchen befindet.

Regeneration vs. Wärmerückgewinnung

Im Allgemeinen können die bei der Regeneration verwendeten Wärmetauscher entweder als Regeneratoren oder als Rekuperatoren klassifiziert werden .

• Regenerator  ist eine Art Wärmetauscher, bei dem die Wärme des heißen Fluids zeitweise in einem Wärmespeichermedium gespeichert wird, bevor sie auf das kalte Fluid übertragen wird. Es hat einen einzigen Strömungsweg, durch den die heißen und kalten Flüssigkeiten abwechselnd fließen.

• Rekuperator ist eine Art Wärmetauscher mit separaten Strömungswegen für jedes Fluid entlang seiner eigenen Durchgänge, und Wärme wird durch die Trennwände übertragen. Rekuperatoren (z. B. Economiser) werden in der Energietechnik häufig eingesetzt, um den Gesamtwirkungsgrad thermodynamischer Kreisprozessen zu erhöhen. Zum Beispiel in einem Gasturbinentriebwerk. Der Rekuperator überträgt einen Teil der Abwärme im Abgas auf die Druckluft und erwärmt sie so vor dem Eintritt in die Brennkammer. Viele Rekuperatoren sind als Gegenstromwärmetauscher ausgelegt .