Avainero – alikriittinen vs superkriittinen kattila
Kattilat ovat suljettuja astioita, joissa nestettä kuumennetaan, useimmiten se on vettä. Vaikka tämän nimi on kattila, neste ei välttämättä kiehu tässä. Kuumennettua nestettä käytetään erilaisissa sovelluksissa, mukaan lukien veden lämmitys, keskuslämmitys, ruoanlaitto jne. Alikriittiset ja ylikriittiset kattilat ovat tällaisia höyryä tuottavia järjestelmiä. Avainero alikriittisen ja ylikriittisen kattilan välillä on se, että alikriittiset kattilat toimivat nesteen alikriittisellä paineella, kun taas ylikriittiset kattilat toimivat nesteen ylikriittisellä paineella.
Mikä on kriittinen kohta?
Aineen kriittinen piste on lämpötila ja paine, joissa aine voi käyttäytyä kaasun ja nesteen tavoin samanaikaisesti, jolloin syntyy erottamattomia kaasu- ja nestefaaseja. Tämä johtuu siitä, että kaasufaasin ja nestefaasin tiheys on tässä vaiheessa sama. Aine, joka esiintyy lämpötilassa ja paineessa sen kriittisen pisteen yläpuolella, tunnetaan ylikriittisenä nesteenä. Aine, joka poistuu kriittisen pisteensä alapuolelta, tunnetaan alikriittisenä nesteenä. Vaihetasapainokäyrässä kriittinen piste on käyrän loppupiste.
Kuva 01: Vaihekaavio, joka näyttää veden kriittisen pisteen
Termi ylikriittinen ylikriittisissä kattiloissa viittaa paineisiin, jotka ylittävät sen veden kriittisen pisteen, jota kattilaa käytetään. Veden kriittinen piste on 647 K:n lämpötilassa ja 221 baarin (22,1 MPa) paineessa. Alle 221 baarin paineita kutsutaan "alikriittisiksi paineiksi" ja yli 221 baarin paineet ovat veden "ylikriittisiä paineita".
Mikä on alikriittinen kattila?
Alikriittiset kattilat ovat kattiloita, jotka toimivat jopa 374 °C:n lämpötiloissa ja 3 208 psi:n paineessa (veden kriittinen piste). Nämä kattilat muodostavat järjestelmän, jossa on jatkuva haihtumispäätepiste. Tyypillinen esimerkki alikriittisestä kattilasta on rumputyyppinen höyrynkehitin.
Kattilan sisällä nesteen luonnollinen kierto syntyy lämmittämällä nousuputket. Tästä nousuputkesta poistuva vesi- ja höyryseos erotetaan sitten vedeksi ja höyryksi rummussa. Vesi kierrätetään, vesi palaa höyrystimen tuloaukkoon alanurkkien kautta, kun taas höyry virtaa tulistimen kammioon.
Kuva 02: Lämpövoimala
Jos nesteen annetaan käydä luonnollista kiertoa, käyttöalue on rajoitettu noin 190 baariin rummun enimmäispaineena. Mutta jos kierto tapahtuu kiertovesipumpulla (tunnetaan nimellä pakkokierto), tätä aluetta voidaan laajentaa. Tämä laajennus tapahtuu, koska haihtumisen päätepiste on kiinnitetty rumpuun. Lisäksi se määrittää höyrystimen ja tulistimen lämmityspinnan koon. Alikriittisen kattilan suurin haittapuoli on, että näissä kattiloissa voi tapahtua kuplien muodostumista.
Mikä on ylikriittinen kattila?
Superkriittinen kattila (superkriittinen höyrynkehitin) on kattila, joka toimii ylikriittisissä paineolosuhteissa. Tämän tyyppisiä kattiloita käytetään usein sähköntuotantoon. Toisin kuin alikriittisissä kattiloissa, ylikriittisissä kattiloissa ei muodostu kuplia ja nestemäinen vesi muuttuu välittömästi höyryksi.
Ylikriittinen kattila toimii noin 538–565 °C:n lämpötiloissa ja yli 3 200 psi:n paineissa. Ylikriittisessä kattilassa on järjestelmä, jossa on muuttuva haihtumispäätepiste. Nämä kattilat ovat rumputtomia. Näin ollen haihdutus tapahtuu yhdellä läpikäynnillä haihduttimen läpi. Nesteen virtaus useimmiten; vettä, syöttöpumppu aiheuttaa. Tämä mahdollistaa järjestelmän käytön missä tahansa halutussa paineessa, jolloin se voi käyttää järjestelmää joko alikriittisissä tai ylikriittisissä olosuhteissa. Tämän seurauksena haihtumisen päätepiste vaihtelee. Ja myös näiden olosuhteiden ylläpitämiseksi höyrystimen ja tulistimen alueet säätyvät automaattisesti vaatimusten mukaisesti.
Kuva 03: Vesiputkikattila
Tämä kattila on nimetty ylikriittiseksi kattilaksi, koska sitä käytetään veden kriittisen paineen yläpuolella, joka on 221 baaria. Koska kriittisen pisteen yläpuolella ei ole eroa höyryn ja veden välillä, vesi toimii nesteenä.
Veden kriittisen pisteen ulkopuolella piilevä höyrystymislämpö on nolla, joten veden nestefaasin ja höyryfaasin välillä ei ole merkittävää eroa. Yksi ylikriittisten kattiloiden suurimmista eduista on pienempi polttoaineenkulutus. Tämä vähentää kasvihuonekaasujen tuotantoa. ja myös, koska kuplia ei muodostu, vedenkulutus on pienempi.
Mitä yhtäläisyyksiä alikriittisen ja ylikriittisen kattilan välillä on?
- Sekä alikriittisen että ylikriittisen kattilan perustoimintamekanismi/sykli on sama.
- Paitsi ylikriittisten kattiloiden rummuttomat höyrystimet, myös muut rakenteelliset ominaisuudet ovat samat.
- Sekä alikriittisen että ylikriittisen kattilan tekniikat käyttävät samanlaisia laitteita ja strategioita toiminnassa. eli ilman esilämmitin, ekonomaiseri, turbiinit, lauhduttimet, kattilan syöttöpumput jne.
Mitä eroa alikriittisellä ja ylikriittisellä kattilalla on?
Alikriittinen vs ylikriittinen kattila |
|
| Alikriittiset kattilat ovat kattiloita, jotka toimivat jopa 374 °C:n lämpötiloissa ja 3 208 psi:n paineessa (veden kriittinen piste). | Superkriittinen kattila (superkriittinen höyrynkehitin) on kattila, joka toimii ylikriittisissä paineolosuhteissa. |
| Lämpötila | |
| Alikriittisiä kattiloita käytetään jopa 374 °C:n lämpötiloissa. | Ylikriittisiä kattiloita käytetään noin 538–565 °C:n lämpötiloissa. |
| Paine | |
| Alikriittisiä kattiloita käytetään 3,208 psi:n paineella. | Ylikriittisiä kattiloita käytetään yli 3 200 psi:n paineessa. |
| Rummut | |
| Alikriittiset kattilat koostuvat rummuista. | Superkriittiset kattilat ovat rumputtomia. |
| Kuplan muodostuminen | |
| Kuplan muodostuminen on suuri haitta alikriittisissä kattiloissa. | Ylikriittisiä kattiloita ei muodostu kuplia. |
Yhteenveto – Alikriittinen vs ylikriittinen kattila
Alikriittiset ja ylikriittiset kattilat ovat kahdenlaisia höyrynkehittimiä, joita käytetään sähköntuotantoon. Ne luokitellaan sellaisiksi niiden käyttöolosuhteiden perusteella. Ero alikriittisen ja ylikriittisen kattilan välillä on se, että alikriittiset kattilat toimivat nesteen alikriittisellä paineella, kun taas ylikriittiset kattilat toimivat nesteen ylikriittisellä paineella.
Lataa Subcritical vs Supercritical Boilerin PDF-versio
Voit ladata tämän artikkelin PDF-version ja käyttää sitä offline-tarkoituksiin lainaushuomautuksen mukaisesti. Lataa PDF-versio tästä: Ero alikriittisen ja ylikriittisen kattilan välillä
