単純ランキンサイクルとは? わかりやすく解説

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単純ランキンサイクル

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/05/10 06:27 UTC 版)

ランキンサイクル」の記事における「単純ランキンサイクル」の解説

1. 単純ランキンサイクルの構成 図 2. 単純ランキンサイクルの T-s 線図 ランキンサイクル構成を図 1 に示す。各装置動作下記のとおりである。 給水ポンプ(P) --- 復水器溜まった低圧飽和取り出しボイラ圧力まで加圧して給水する通常、多段タービンポンプが用いられ複数ポンプ直列接続する場合は、最初の(低圧の)ポンプ復水ポンプとよんで区別する摩擦等を無視すれば、等エントロピー圧縮となる。 ボイラ(B) --- 通常各種水管ボイラ貫流ボイラ用いられ管内流れ周囲(または片側)より加熱し最終的に過熱蒸気とする。加熱を受け持つ部位により、節炭器蒸発器過熱器等と区別してよばれる実際に少なからぬ圧力降下を伴うが、これを無視する等圧加熱となる。 タービン(T) --- 過熱蒸気固定翼列と回転翼列を交互に通過膨張させて、タービン軸から仕事取り出す膨張伴って圧力温度降下し最終的には高かわき度の湿り蒸気となる。復水器につながる出口は、真空に近い低圧となっている。タービン内でかわき度が大きく低下する(90%以下)のは、湿り損失およびタービン翼エロージョンの点で好ましくない蒸気水滴流体まさつ等の影響無視すれば、等エントロピー膨張となる。 復水器(C) --- タービン出た高かわき度湿り蒸気は、復水器内で冷却され飽和水となる復水器一種の管胴形熱交換器であり、管内冷却水(海水)を通し管外蒸気凝縮する管外蒸気側は冷却水温でほぼ決まる低圧維持され等圧冷却となる。凝縮水(復水)は復水器底部に溜まるが、これがさらに冷却されてサブクール水となることは、この後ボイラ必要な加熱量の増加となり、まるまる損失となる。このためタービン排気直接復水接触するように冷却水を通す伝熱管を配置しているので、復水器出口飽和水となる上記説明は、主に火力発電大型船舶主機念頭に置いている。原子力発電場合は、加圧水型原子炉では蒸気発生器が、沸騰水型原子炉では原子炉そのものボイラ役目を果たす。いずれのであっても構造上の制約から、発生蒸気はほぼ飽和蒸気の状態でタービン送られる点が異なるだけである。 蒸気機関車用いられるサイクルでは、タービン代わりに往復動式の蒸気機関用いられるのに加えて復水器が無いことが大きな違いである。この理由は、復水器大きなスペース要することの他に、蒸気機関排気煙突から勢いよく放出することによりボイラー内の通風良くして燃焼助けるとの積極的な目的がある。排気放出して新たにボイラ給水するので、大気復水器代り果たしており、復水器圧力大気圧になったサイクル同等である。 ランキンサイクル状態変化装置理想化した状態変化1→2 給水ポンプエントロピー圧縮 2→3 ボイラ 等圧加熱 3→4 タービンエントロピー膨張 4→1 復水器 等圧冷却 上記のように、等圧変化等エントロピー変化仮定したとき、T-s 線図上のランキンサイクルは図 2 のようになる。ただし、T-s 線図のサブクール領域等圧線は、実際はほぼ飽和水線重なるので、ここではその間隔を拡大して表示している。また、-50 以下の温度範囲割愛している。

※この「単純ランキンサイクル」の解説は、「ランキンサイクル」の解説の一部です。
「単純ランキンサイクル」を含む「ランキンサイクル」の記事については、「ランキンサイクル」の概要を参照ください。

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