再熱・再生サイクル

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再熱・再生サイクル

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/08/19 16:43 UTC 版)

再熱再生サイクル（さいねつさいせいサイクル）は、非可逆熱サイクルの一種で、再熱サイクルと再生サイクルとを組み合わせ、熱効率を向上させた蒸気タービンの理論サイクルである。

サイクル

2段抽気の場合を記述すると。

1 温度T₁－給水ポンプでP₁からP₂まで加圧→2 温度T₂

2 温度T₂

→温度T_e2の蒸気m₂で給水を加熱→温度T_f2

→温度T_e1の蒸気m₁で給水を加熱→温度T_f1

→蒸気ボイラでQ₁の熱を吸熱→3 温度T₃

3 温度T₃－タービンで断熱膨張→a 温度T_a

a 温度T_a－蒸気ボイラでQ_aの熱を吸熱→b 温度T_b

b 温度T_b－タービンで断熱膨張

→e1 温度T_e1 で m₁の蒸気を抽気

→e2 温度T_e2 で m₂の蒸気を抽気→4 温度T₄

4 温度T₄－Q₂の熱を復水器で放熱→1 温度T₁

理論熱効率

W_P = (1 - m₁ - m₂) (h₂ - h₁)

W_T = h₃ - h_a + h_b - { h₄ - m₁ ( h_e1 - h₄ ) - m₂ ( h_e2 - h₄ )}

W = W_T - W_P = h₃ - h_a + h_b - h₄ + m₁ ( h_e1 - h₄ ) + m₂ ( h_e2 - h₄) - (1 - m₁ - m₂) (h₂ - h₁)

Q₁ + Q_a = h₃ - h_f1 + h_b - h_a

Q₂ = ( 1 - m₁ - m₂ )( h₄ - h₁ )

η_th = W/ (Q₁ + Q_a) = { h₃ - h_a + h_b - h₄ + m₁ ( h_e1 - h₄ ) + m₂ ( h_e2 - h₄) - W_P } / (h₃ - h_f1 + h_b - h_a)

給水ポンプの消費する仕事を無視すると

η_th = {h₃ - h₄ + m₁ ( h_e1 - h₄ ) + m₂ ( h_e2 - h₄)} / (h₃ - h_f1 + h_b - h_a)

よって、n段抽気の場合を記述すると。

$\eta _{th}={\frac {(h_{3}-h_{4})-\sum _{i=1}^{n}m_{i}(h_{ei}-h_{4})}{h_{3}-h_{f1}+h_{b}-h_{a}}}$

η_th : 理論熱効率 W : 有効仕事 W_T : タービンのする仕事 W_P : 給水ポンプの消費する仕事 h : 気体のエンタルピー T : 絶対温度 P : 気体の圧力