Nøgleforskel – Subkritisk vs superkritisk kedel
Kedler er lukkede beholdere, hvori en væske opvarmes, for det meste er det vand. Selvom navnet på denne er en kedel, så koger væsken ikke nødvendigvis i denne. Den opvarmede væske bruges i forskellige applikationer, herunder vandopvarmning, centralvarme, madlavning osv. Subkritiske og superkritiske kedler er sådanne dampgenererende systemer. Den vigtigste forskel mellem en subkritisk og superkritisk kedel er, at subkritiske kedler arbejder ved et underkritisk tryk af væsken, mens superkritiske kedler arbejder ved et superkritisk tryk af væsken.
Hvad er det kritiske punkt?
Det kritiske punkt for et stof er den temperatur og det tryk, hvorved stoffet kan opføre sig som en gas og en væske på samme tid, hvorfor gas- og væskefaser ikke kan skelnes. Det skyldes, at tætheden af gasfasen og væskefasen er ens på dette tidspunkt. Et stof, der eksisterer ved temperatur og tryk, over dets kritiske punkt, er kendt som en superkritisk væske. Et stof, der kommer ud under sit kritiske punkt, er kendt som en subkritisk væske. I en faseligevægtskurve er det kritiske punkt endepunktet på kurven.
Figur 01: Et fasediagram, der viser det kritiske punkt i vand
Udtrykket superkritisk i superkritiske kedler henviser til trykket over det kritiske punkt for vand, som kedlen er i drift. Det kritiske punkt for vand er ved 647 K temperatur og 221 bar (22,1 MPa) tryk. Tryk under 221 bar er kendt som "subkritisk tryk", og over 221 bar er "superkritisk tryk" af vand.
Hvad er en underkritisk kedel?
Subkritiske kedler er kedler, der arbejder ved temperaturer op til 374°C og ved et tryk på 3.208 psi (vandets kritiske punkt). Disse kedler udgør et system med konstant fordampningsendepunkt. Et typisk eksempel på en underkritisk kedel er dampgeneratoren af tromletypen.
Inde i kedlen genereres den naturlige cirkulation af væsken ved at opvarme stigrørene. Vand- og dampblandingen, der forlader dette stigrør, separeres derefter i vand og damp i tromlen. Vand cirkuleres, vandet vender tilbage til fordamperens indløb gennem nedadgående hjørner, mens damp strømmer ind i overvarmekammeret.
Figur 02: Et termisk kraftværk
Hvis væsken får lov til at gennemgå naturlig cirkulation, er anvendelsesområdet begrænset til ca. 190 bar som det maksimale tromletryk. Men hvis cirkulationen udføres ved hjælp af en cirkulationspumpe (kendt som tvungen cirkulation), kan dette område udvides. Denne forlængelse sker på grund af fikseringen af endepunktet for fordampning i tromlen. Og den indstiller også størrelsen på varmefladen i fordamperen og i overvarmeren. En væsentlig ulempe ved den subkritiske kedel er, at der i disse kedler kan forekomme bobledannelse.
Hvad er en superkritisk kedel?
Superkritisk kedel (superkritisk dampgenerator) er en type kedel, der arbejder under forhold med superkritisk tryk. Denne type kedler bruges ofte til at generere elektricitet. I modsætning til underkritiske kedler er der ingen bobledannelse i superkritiske kedler, og flydende vand omdannes straks til damp.
Superkritisk kedel fungerer ved temperaturer omkring 538–565°C og tryk over 3.200 psi. En superkritisk kedel har et system med variabelt fordampningsendepunkt. Disse kedler er uden tromle. Derfor finder fordampningen sted ved en enkelt passage gennem fordamperen. Strømmen af væske, de fleste gange; vand, induceres af fødepumpen. Dette gør, at systemet kan betjenes ved ethvert ønsket tryk, hvilket gør det muligt at betjene systemet under enten subkritiske forhold eller superkritiske forhold. Som følge heraf varierer fordampningsendepunktet. Og også, for at opretholde disse forhold, justerer fordamper- og overvarmerområderne sig automatisk i henhold til kravene.
Figur 03: En vandrørskedel
Denne kedel er navngivet som superkritisk kedel, fordi den drives over det kritiske vandtryk, som er 221 bar. Da der over det kritiske punkt ikke er nogen forskel mellem damp og vand, fungerer vand som en væske.
Ud over det kritiske punkt for vand er den latente fordampningsvarme nul, og der er derfor ingen væsentlig forskel mellem vandets væskefase og dampfase. en af de store fordele ved superkritiske kedler er mindre brændstofforbrug. Dette medfører mindre produktion af drivhusgasser. og på grund af ingen bobledannelse kan der også observeres et mindre vandforbrug.
Hvad er lighederne mellem subkritisk og superkritisk kedel?
- Den grundlæggende operationelle mekanisme/cyklus for både underkritisk og superkritisk kedel er den samme.
- Med undtagelse af de tromleløse fordampere i superkritiske kedler, er andre konstruktionsmæssige egenskaber også de samme.
- Teknikkerne i både underkritisk og superkritisk kedel bruger lignende udstyr og strategier i drift. luftforvarmer, economizer, turbiner, kondensatorer, kedelfødepumper osv.
Hvad er forskellen mellem subkritisk og superkritisk kedel?
Subkritisk vs superkritisk kedel |
|
| Subkritiske kedler er kedler, der arbejder ved temperaturer op til 374°C og ved et tryk på 3.208 psi (vandets kritiske punkt). | Superkritisk kedel (superkritisk dampgenerator) er en type kedel, der arbejder under superkritiske trykforhold. |
| Temperatur | |
| Subkritiske kedler drives ved temperaturer op til 374°C. | Superkritiske kedler drives ved temperaturer omkring 538–565°C. |
| Pressure | |
| Subkritiske kedler drives ved et tryk på 3, 208 psi. | Superkritiske kedler drives ved et tryk over 3.200 psi. |
| Trommer | |
| Subkritiske kedler er sammensat af tromler. | Superkritiske kedler er uden tromle. |
| Bubble Formation | |
| Bobledannelse er en stor ulempe ved underkritiske kedler. | Der er ingen bobledannelse superkritiske kedler. |
Opsummering – Subkritisk vs superkritisk kedel
Subkritiske og superkritiske kedler er to former for dampgeneratorer, der bruges til elproduktion. Disse er kategoriseret som sådan, baseret på deres driftsbetingelser. Forskellen mellem en subkritisk og superkritisk kedel er, at subkritiske kedler arbejder ved et underkritisk tryk af væsken, mens superkritiske kedler arbejder ved et superkritisk tryk af væsken.
Download PDF-versionen af Subcritical vs Supercritical Boiler
Du kan downloade PDF-versionen af denne artikel og bruge den til offline-formål i henhold til citatnotat. Download venligst PDF-versionen her: Difference Between Subcritical and Supercritical Boiler
