Vapor Power Cycle

열역학에서 가장 먼저 다루는 사이클은 카르노 사이클이다. 이 사이클 내에서 효율이 극대화 되기 때문에 가장 이상적인 사이클이기 때문이다. (가역과정일때) 하지만 이것을 현실화하기는 매우 어렵다.

가정

Turbine과 Compressor 안에는 2개 이상의 phase인 유체가 들어가는 것은 좋지 않다. 부식 발생, 효율적이지 못하기 때문이다. Power Cycle의 주 사용이유는 많은 일을 생산하기 위함이다. 그러기 위해서는 Tmax가 높아야하는데, 카르노 사이클은 근본적으로 그러기 힘들다.

Rankin Cycle

Ideal cycle for capor power cycles

카르노 사이클의 단점을 보안한 이상적인 사이클

• Process
  • 등엔트로피 압축(Compressor) → 등압 팽창(Boiler) → 등엔트로피 수축(Turbine) → 등압 수축(Condenser)
• Efficiency
  • 카르노 사이클 보다 낮은 효율 (내적 가역과정이라 하더라도 외적 비가역성이 생김)

Ideal cycle vs Acutal cycle

Irreversiblility

1. 마찰로 인한 압력 강하
2. 열 손실로 인한 온도 저하

The way of making cycle more Efficient

1. Condensor의 압력을 낮춘다.
   • Problem : Turbine에 습기가 많아져 부식이 생길 수 있다.
2. Tmax를 높힌다. 열을 더 추가한다.
   • Problem : 무한정 높힐 수 있는게 아니다. 터빈이 견딜 수 있는 온도까지만 높힐 수 있다.
3. 높은 압력에서 Heating한다.
   • Problem : Turbine에 습기가 많아져 부식이 생길 수 있다.
4. REHEATING
   • 터빈을 두개를 달고 온도를 높히는 장치를 하나 더 달아버린다.
   1. Open Feed Water Heating
      • 기존에 데우는 유체와 다시 데우려는 유체를 섞어서 운행.
   2. Closed Feed Water Heating
      • 기존에 데우는 유체와 다시 데우려는 유체가 서로 열교환만 한다.