熱効率に対する圧力・温度等の影響
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「熱効率に対する圧力・温度等の影響」の解説
上式より求まる熱効率に対する復水器圧力、タービン入口蒸気圧力・温度の影響を図 3、4 に示す。 図 3. 熱効率に対する復水器圧力の影響 図 4. 熱効率に対する蒸気条件の影響 これより、熱効率を向上させるには、 復水器圧力(温度)を低くすること、 タービン入口の蒸気条件を高温高圧化すること が必要となる。 前者のためには、深層取水等によりできる限り低温の冷却水を用い、また、冷却水流速、伝熱管材料、不凝縮ガス除去等の復水器の伝熱性能向上策が取られる。 後者の高温高圧化は熱効率改善に有効であるが、蒸気条件を単に高温高圧化するだけでは次のような問題が生じる。 最高温度(500 - 600 ℃)が抑えられると、図 5 に示すように、高圧化によりタービン出口のかわき度が低下する。かわき度低下は、タービンの湿り損失増加やタービン翼のエロージョンの原因となるため、これを避ける必要がある。次項の再熱サイクルが一つの解決策となる。 熱力学第2法則によれば、周囲温度を T 0 {\displaystyle T_{0}} とするとき、温度 T {\displaystyle T} の熱源から得た熱量 Δ q {\displaystyle \Delta q} のうち有効な仕事に変換できる部分は Δ q ( 1 − T 0 / T ) {\displaystyle \Delta q(1-T_{0}/T)} だけである。最終的な蒸気圧力・温度を高くしても、図 2 の低温の水を加熱する部分は無くならないため、熱効率の向上が次第に鈍化する。後述の再生サイクルとすることにより、これを改善することができる。
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