재열 재생 사이클 원리, 1단 재열 1단 재생 사이클 장치도와 열 효율

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재열-재생 사이클은 기력 발전소에서 열 효율을 극대화하기 위한 방법으로, 증기 터빈의 성능을 높이기 위해 사용됩니다. 이 방식은 터빈의 효율을 높이고, 연료 소비를 줄이며 전체 발전 효율을 증가시키는 데 중요한 역할을 합니다.

1. 재열-재생 사이클의 원리

1) 재열 사이클

• 재열 사이클의 목적은 터빈의 내부 손실을 감소시켜 효율을 높이는 데 있습니다.
• 고압 터빈에서 나온 증기를 다시 가열하여 저압 터빈으로 보내는 방식으로, 이를 통해 터빈의 후속 단계에서 에너지를 더욱 효율적으로 추출할 수 있습니다.

2) 재생 사이클

• 재생 사이클의 목적은 열효율을 열역학적으로 증가시키는 데 있습니다.
• 터빈에서 일부 증기를 끌어와 급수를 가열하여 보일러에서 필요한 연료량을 줄이는 방식입니다.

3) 종합적인 사이클 구조

• 두 가지 사이클의 조합으로 기력 발전소의 전체적인 열 효율을 더욱 증대시킬 수 있습니다.

2. 1단 재열-1단 재생 사이클의 장치도

아래의 그림은 1단 재열-1단 재생 사이클의 장치도입니다.

• 고압 터빈(HP)과 저압 터빈(LP)으로 구성되어 있으며, 각 터빈에서 증기가 순차적으로 처리됩니다.
• 보일러에서 발생한 고온의 증기가 고압 터빈과 저압 터빈을 순차적으로 거치며 열 에너지를 최대한 활용하게 됩니다.

3. 효율 계산

1단 재열-1단 재생 사이클에서의 열 효율은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

$$
\eta = \frac{(i_6 – i_n) + (i_8 – i_9) + (i_{10} – i_1) \times (k – m)}{(i_6 – i_3) + (i_8 – i_n)}
$$

여기서:

• $i_6, i_n, i_8, i_9, i_{10}, i_1, i_3$는 각 상태에서의 엔탈피를 의미합니다.
• $k$는 전체 질량 흐름 중에 재열 사이클로 들어가는 부분을 나타냅니다.
• $m$은 재생 사이클로 빠져나가는 부분을 나타냅니다.

설명:

• 재열 과정에서는 고온 증기가 추가적으로 가열되어 저압 터빈을 거치며 더 많은 일을 할 수 있게 됩니다.
• 재생 과정에서는 터빈에서 빠져나온 증기를 활용하여 보일러로 돌아가는 급수를 예열함으로써, 보일러에서의 연료 소비를 줄일 수 있습니다.

이 계산 방식은 기력 발전의 효율을 최적화하는 데 중요한 방법입니다.

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