Ciclo di Rankine (turbina a vapore)
Questo esempio modella un sistema di turbina a vapore basato sul ciclo di Rankine. Il ciclo include il surriscaldamento e il risurriscaldamento per prevenire la formazione di condensa rispettivamente nella turbina ad alta pressione e in quella a bassa pressione. Il ciclo include anche la rigenerazione facendo passare il vapore estratto attraverso riscaldatori chiusi dell'acqua di alimentazione per riscaldare l'acqua e migliorare l'efficienza del ciclo.
Il blocco Saturated Fluid Chamber e il blocco Turbine sono componenti personalizzati basati sulla libreria Foundation Simscape™ Two-Phase Fluid. Il blocco Saturated Fluid Chamber modella separatamente il volume del liquido saturo e quello del vapore saturo ed è utilizzato per creare la caldaia e il condensatore.
Modello
Sottosistema del preriscaldatore dell'acqua di alimentazione
Sottosistema della caldaia a vapore
Sottosistema del condensatore di vapore
Sottosistema di risurriscaldamento del vapore
Risultati di simulazione dagli Scope
Risultati di simulazione da Simscape Logging
Questo grafico mostra gli scambi di energia nel sistema. Il calore proveniente dalla fornace è fornito dalla caldaia, dal surriscaldatore e dal risurriscaldatore. Il lavoro utile viene estratto dal vapore tramite la turbina ad alta pressione (HPT) e la turbina a bassa pressione (LPT). Il calore residuo viene ceduto al fluido di raffreddamento nel condensatore. Il calore viene inoltre trasferito dal vapore estratto all'acqua di alimentazione per migliorare l'efficienza termica.
Questo grafico mostra le portate massiche attraverso il sistema. Una parte del vapore viene prelevata tra la turbina ad alta pressione (HPT) e la turbina a bassa pressione (LPT). Il vapore estratto viene utilizzato per riscaldare l'acqua di alimentazione prima che questa si ricongiunga al flusso principale nel condensatore. Le portate del flusso principale e del vapore estratto vengono regolate dai controller per mantenere rispettivamente il livello del liquido nella caldaia e nel condensatore del preriscaldatore.
Questa figura mostra un'animazione del ciclo di Rankine su un diagramma temperatura-entropia nel tempo. Il flusso principale di vapore corrisponde al loop che va dai punti di ciclo da 1 a 6. Il flusso di vapore estratto corrisponde alla linea tratteggiata che va dal punto 4 al punto 4b del ciclo. In questo modello, la valvola a farfalla situata prima del punto 3 del ciclo fornisce un minimo controllo sulla potenza di output.
