הבדל מפתח - תת-קריטי לעומת דוד סופר-קריטי
דודים הם כלים סגורים שבהם מחממים נוזל, רוב הפעמים, זה מים. למרות שהשם של זה הוא דוד, הנוזל לא בהכרח רותח בזה. הנוזל המחומם משמש ביישומים שונים כולל חימום מים, הסקה מרכזית, בישול וכו'. דוודים תת-קריטיים וסופר-קריטיים הם מערכות לייצור קיטור כאלה. ההבדל העיקרי בין דוד תת-קריטי לדוד סופר-קריטי הוא שדודים תת-קריטיים עובדים בלחץ תת-קריטי של הנוזל ואילו דוודים סופר-קריטיים עובדים בלחץ סופר-קריטי של הנוזל.
מהי הנקודה הקריטית?
הנקודה הקריטית של חומר היא הטמפרטורה והלחץ שבהם החומר הזה יכול להתנהג כמו גז ונוזל בו-זמנית, ומכאן שמתרחשים שלבי גז ונוזל בלתי ניתנים להבחין בהם. הסיבה לכך היא שהצפיפות של שלב הגז ושל שלב הנוזל שווה בנקודה זו. חומר שקיים בטמפרטורה ובלחץ, מעל הנקודה הקריטית שלו, ידוע בתור נוזל על קריטי. חומר שיוצא מתחת לנקודה הקריטית שלו ידוע בתור נוזל תת-קריטי. בעקומת שיווי משקל פאזה, הנקודה הקריטית היא נקודת הסיום של העקומה.
איור 01: תרשים שלב המציג את הנקודה הקריטית של המים
המונח סופר-קריטי בדודים סופר-קריטיים מתייחס ללחצים מעל הנקודה הקריטית של המים שהדוד מופעל.הנקודה הקריטית של המים היא בטמפרטורה של 647 K ולחץ של 221 בר (22.1 MPa). לחצים מתחת ל-221 בר ידועים כ"לחץ תת-קריטי" ומעל 221 בר הוא "לחץ על-קריטי" של מים.
מהו דוד תת-קריטי?
דודים תת-קריטיים הם דוודים הפועלים בטמפרטורות של עד 374°C ובלחץ של 3, 208 psi (הנקודה הקריטית של מים). דוודים אלה מרכיבים מערכת עם נקודת קצה אידוי קבועה. דוגמה טיפוסית לדוד תת-קריטי היא מחולל הקיטור מסוג תוף.
בתוך הדוד, המחזור הטבעי של הנוזל נוצר על ידי חימום העליות. תערובת המים והקיטור שעוזבת את הגבהה הזו מופרדת למים ולאדים בתוף. המים זורמים, המים חוזרים לכניסת המאייד דרך הפינות למטה בעוד קיטור זורם לתוך תא המחמם-על.
איור 02: תחנת כוח תרמית
אם נותנים לנוזל לעבור מחזור טבעי, טווח היישום מוגבל לכ-190 בר כלחץ התוף המרבי. אבל אם הסירקולציה מתבצעת באמצעות משאבת מחזור, (המכונה מחזור מאולץ), ניתן להרחיב את הטווח הזה. הארכה זו מתרחשת בגלל קיבוע נקודת האידוי בתוף. וגם, הוא קובע את גודל משטח החימום במאייד ובמחמם-על. החיסרון העיקרי של הדוד התת-קריטי הוא שבדודים אלה יכולה להתרחש היווצרות בועות.
מהו דוד סופר קריטי?
דוד סופר קריטי (מחולל קיטור סופר קריטי) הוא סוג של דוד הפועל בתנאי לחץ סופר קריטי. סוג זה של דוודים משמש לעתים קרובות לייצור חשמל. שלא כמו בדודים תת-קריטיים, אין היווצרות בועות בדודים סופר-קריטיים, ומים נוזליים הופכים מיד לאדים.
דוד סופר קריטי עובד בטמפרטורות סביב 538-565 מעלות צלזיוס ולחצים מעל 3, 200 psi. לדוד סופר קריטי יש מערכת עם נקודת קצה משתנה של אידוי. הדוודים האלה נטולי תוף. לפיכך, האידוי מתרחש במעבר בודד דרך המאייד. זרימת הנוזל, רוב הפעמים; מים, מושרה על ידי משאבת ההזנה. זה הופך את המערכת להפעלה בכל לחץ רצוי, מה שמאפשר לה להפעיל את המערכת בתנאים תת-קריטיים או בתנאים סופר-קריטיים. כתוצאה מכך, נקודת הסיום של האידוי משתנה. וגם, על מנת לשמור על תנאים אלו, אזורי המאייד והמחמם-על מתכוונים אוטומטית בהתאם לדרישות.
איור 03: דוד צינור מים
הדוד הזה נקרא כדוד סופר קריטי מכיוון שהוא מופעל מעל הלחץ הקריטי של מים שהוא 221 בר. מכיוון שמעל הנקודה הקריטית, אין הבחנה בין קיטור למים, המים פועלים כנוזל.
מעבר לנקודה הקריטית של מים, חום האידוי הסמוי הוא אפס, ומכאן שאין הבחנה ניכרת בין השלב הנוזלי לשלב האדים של המים. אחד היתרונות העיקריים של דוודים סופר קריטיים הוא צריכת דלק נמוכה יותר. זה גורם לייצור פחות של גזי חממה. כמו כן, עקב אי היווצרות בועות, ניתן לראות פחות צריכת מים.
מהם קווי הדמיון בין דוד תת-קריטי לדוד על-קריטי?
- המנגנון/מחזור התפעולי הבסיסי של הדוד התת-קריטי וגם של הדוד העל-קריטי זהה.
- למעט המאיידים נטולי תוף בדודי סופר-קריטיים, תכונות בנייה אחרות זהות גם הן.
- הטכניקות של הדוד התת-קריטי וגם הסופר-קריטי משתמשות בציוד ובאסטרטגיות דומות בפעולה. כלומר מחמם אוויר מראש, חסכן, טורבינות, מעבים, משאבות הזנה לדוד וכו'
מה ההבדל בין דוד תת-קריטי לדוד על-קריטי?
דוד תת-קריטי לעומת סופר-קריטי |
|
| דודים תת-קריטיים הם דוודים הפועלים בטמפרטורות של עד 374°C ובלחץ של 3, 208 psi (הנקודה הקריטית של מים). | דוד סופר קריטי (מחולל קיטור סופר קריטי) הוא סוג של דוד הפועל בתנאי לחץ סופר קריטי. |
| טמפרטורה | |
| דודים תת-קריטיים מופעלים בטמפרטורות של עד 374°C. | דודים סופר-קריטיים מופעלים בטמפרטורות סביב 538-565°C. |
| לחץ | |
| דודים תת-קריטיים מופעלים בלחץ של 3, 208 psi. | דודים סופר-קריטיים מופעלים בלחץ מעל 3, 200 psi. |
| תופים | |
| דודים תת-קריטיים מורכבים מתופים. | דודים סופר-קריטיים הם ללא תופים. |
| היווצרות בועות | |
| היווצרות בועות היא חיסרון גדול בדודים תת-קריטיים. | אין דוודים סופר-קריטיים להיווצרות בועות. |
סיכום – תת-קריטי לעומת דוד סופר-קריטי
דודים תת-קריטיים וסופר-קריטיים הם שתי צורות של מחוללי קיטור המשמשים לייצור חשמל. אלה מסווגים ככאלה, בהתבסס על תנאי ההפעלה שלהם. ההבדל בין דוד תת-קריטי לדוד סופר-קריטי הוא שדודים תת-קריטיים עובדים בלחץ תת-קריטי של הנוזל ואילו דוודים סופר-קריטיים עובדים בלחץ סופר-קריטי של הנוזל.
הורד את גרסת ה-PDF של הדוד Subcritical vs Supercritical
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערת ציטוט. אנא הורד את גרסת ה-PDF כאן: ההבדל בין דוד תת-קריטי ל-Supercritical Boiler
