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ランキン サイクル (蒸気タービン)

この例では、ランキン サイクルに基づく蒸気タービン システムをモデル化します。サイクルには過熱および再加熱が含まれており、それぞれが高圧タービンと低圧タービンでの凝縮を防ぎます。サイクルには再生もあり、抽気蒸気を密閉型給水加熱器に通すことによって水を温め、サイクル効率を向上させます。

Saturated Fluid Chamber ブロックと Turbine ブロックは、Simscape™ Foundation Two-Phase Fluid ライブラリに基づいたカスタム コンポーネントです。Saturated Fluid Chamber ブロックは、飽和液の体積と飽和蒸気の体積を別にモデル化しており、ボイラーと復水器を作成するために使用されています。

モデル

Feedwater Preheater サブシステム

Steam Boiler サブシステム

Steam Condenser サブシステム

Steam Reheater サブシステム

Scope からのシミュレーション結果

Simscape ログからのシミュレーション結果

次のプロットは、システム内のエネルギー交換を示しています。ボイラー、過熱器および再熱器によって火炉の熱が追加されます。高圧タービン (HPT) および低圧タービン (LPT) によって有効仕事が蒸気から抽気されます。廃熱は、復水器内の冷却材に廃棄されます。熱効率を向上させるために、抽気蒸気から給水にも熱が伝達されます。

次のプロットは、システムを通る質量流量を示しています。蒸気の一部は高圧タービン (HPT) と低圧タービン (LPT) の間で抽気されます。抽気蒸気は、復水器で主流と再合流する前に、給水を温めるために使用されます。主流と抽気蒸気の流量は、それぞれボイラーと予熱器の凝縮器の水位を維持するためにコントローラーで制御されます。

次の図は、ランキン サイクルのアニメーションを温度-エントロピー図で経時的に示したものです。主蒸気流は、サイクル ポイント 1 ~6 のループに対応します。抽気蒸気流は、サイクル ポイント 4 ~ 4b の破線に対応します。このモデルでは、サイクル ポイント 3 の前のスロットル バルブが動力出力をわずかに制御します。