랭킨사이클 [Rankine cycle]에서 복수기를 제거하고

[주남식]

급수펌프에 미응축기체의 재압축기능을 부여한 것이 주남식사이클입니다.

공기엔진에 사용되는 팽창기는 공기분자의 운동속도의 1/2로 운전되면서 공기분자가 가진 에너지를 효과적으로 빼내기 때문에 공기액화공정에서 전기에너지가 부산물로 생산됩니다.

파일저장 : 공기엔진 발전기 Block Diagram.JPG

랭킨사이클에서는 보일러를 가열하는 열원(고온열원 T1)과 복수기를 냉각시키는 열원(상대적저온열원 T2)이 반드시 있어야 하지만

주남식사이클은 하나의 열원만 있으면 일을 얻어낼 수 있기 때문에 열원의 선택이 자유롭고 열원에 대한 비용이 들지 않습니다.

팽창터빈에서 에너지를 충분히 빼냄으로서 대부분의 기체를 응축(복수)시킬 수 있다면 복수기가 필요하지 않음은 랭킨사이클의 원리를 알면 쉽게 이해할 수 있습니다.

주남식사이클은 팽창과정에서 기체의 에너지를 충분히 빼내는 터빈이 있어야 가능합니다.

종래에는 팽창일이 압축일 보다 큰 조합을 이론으로도 만들지 못하였습니다.

http://100.empas.com/dicsearch/pentry.html?i=1294660

랭킨사이클 [Rankine cycle]

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개요

증기원동소(蒸氣原動所)에서 가장 기본적인 증기사이클.

본문

증기원동소(蒸氣原動所)에서 가장 기본적인 증기사이클. 클라우지우스사이클이라고도 한다. W. 랭킨의 이름에서 이러한 명칭이 붙여졌다. 이것은 ① 포화수(飽和水)를 급수펌프로 단열압축(斷熱壓縮)하여 보일러에 공급하는 과정 ② 보일러에서 등압가열(等壓加熱)하여 과열(過熱)증기로 만드는 과정 ③ 원동기(일반적으로는 증기터빈)로 단열팽창시킴으로써 일을 발생시키는 과정 ④ 배기(排氣)가 복수기(復水器) 안에서 등압냉각되어 포화수가 되는 과정 등 4과정으로 이루어진다. 이 사이클의 이론 열효율은 증기터빈의 입구 증기의 압력과 온도 및 배압(복수기의 한 압력)에 따라서 다르며, 입구의 압력과 온도가 높을수록, 또 복수기 압력이 낮을수록 좋아진다. 단, 입구온도는 내열재료(耐熱材料)의 성질에 따라 제한을 받으며, 현재 최고 649℃ 정도이다. 복수기 압력은 냉각수의 온도에 따라서 제한을 받는다.

http://100.empas.com/dicsearch/pentry.html?i=1409220

복수기 [復水器, condenser]

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개요

수증기(증기)를 냉각시켜 다시 물이 되게 하는 장치.

본문

수증기(증기)를 냉각시켜 다시 물이 되게 하는 장치. 특히 증기기관에서는 2가지 이유에서, 즉 기관에서 배출된 증기를 물로 되돌림으로써 압력이 대기압 이하로 낮아져 기관 출력이 뚜렷하게 증대하기 때문에, 또 냉각되어 물이 된 증기, 곧 복수(復水)는 증류수와 같이 매우 질이 좋은 물이 되므로, 이를 회수해서 다시 이용하기 위해 복수기를 사용한다. 복수기는 본체·공기추출기·복수펌프·냉각펌프로 되어 있다. 본체에는 증기와 냉각수가 직접 접촉하지 않는 표면복수기와 직접 접촉하는 혼합복수기가 있는데, 증기기관에서는 거의 표면복수기가 사용된다. 표면복수기는 증기가 들어가는 몸통과 그 속에 냉각수가 지나가는 관을 설치한 것인데, 증기는 냉각관의 표면에서 다시 물이 되어 복수류(復水溜)로 모이게 된다. 복수기 내부가 증기로만 이루어지면 냉각수의 온도는 30℃ 정도이며 몸통 속의 압력은 거의 진공(0.04atm 정도)이 된다. 그러나 공기가 있으면 압력이 낮아지지 않으므로 증기기관의 출력이 커지지 않는다. 따라서 복수기 안의 불순가스를 공기추출기로 계속 빼내야 한다. 복수류에 모인 복수는 복수펌프로 보일러에 되돌려 보낸다.

http://www.seph.com.ne.kr/terminal_power_generation.htm

 

화력발전 (火力發電, terminal power generation)이란 석유ㆍ석탄ㆍ가스등 연료의 연소에 의한 열에너지를 원동기에 의하여 기계에너지로 바꾸고, 다시 발전기를 회전시켜서 전기에너지로 변환시키는 일 및 그 설비. 화력발전은 원동기의 종류에 따라서 보일러와 증기 터빈을 쓰는 기력발전, 디젤 기관 등의 내연기간을 쓰는 내연력발전, 가스터빈을 쓰는 가스터빈발전, 가스터빈과 증기터빈의 조합에 의한 콤바인드 사이클 발전등으로 분류된다. 이 중 기력발전은 열효율이 높고 대출력에 적합하기 때문에, 사업용 화력발전 등에 가장 일반적으로 쓰이고 있다. 전력공급을 목적으로 한 화력발전은, 1882년 T.에디슨이 창립한 에디슨 전기회사가 뉴욕시에 발전기를 설치하여, 일반에게 전기공급을 한 것이 처음이다. 화력발전은 수력발전에 비해, 단기간 안에 원하는 장소에 설치할 수 있다는 장점이 있지만, 연료 자원의 고갈과 대기 및 수질 오염을 일으키는 단점이 있다.

기력발전 (汽力發電)

 연료를 연소하여 얻어지는 열에너지를 보일러에서 물에 전하여, 고온ㆍ고압의 증기로 바꾼다. 이 증기는 증기터빈으로 유도되어, 그 내부에서 팽창하면서 터빈의 날개차에 회전력을 주어, 열에너지는 기계에너지로 변환된다. 증기는 팽창후 저온ㆍ저압이 되어, 터빈을 나와서 복수기 속에서 물로 응축된다. 응축한 물은 복수라 일컫는데, 펌프로 고압으로 가압되어 다시 보일러로 보내진다. 이리하여 물은 보일러와 터빈 사이를 순환하여 열의 흡수와 방출을 하는 열사이클을 구성한다. 이와 같이 가열ㆍ팽창ㆍ응축ㆍ승압을 하는 열사이클을 랭킨 사이클이라 한다. 위에 설명한 사이클에 사용되는 터빈을 복수터빈이라 한다. 이밖에 자가용 발전 등에서 증기를 응축시키지 않고 팽창을 중도에서 막아, 터빈에서 나온 배기를 공업 프로세스의 가열원등으로 이용하는 것이 있는데, 이와 같은 터빈을 배압터빈이라 한다. 랭킨 사이클에서는 터빈에 들어가는 증기온도ㆍ압력이 높을수록 열효율은 높다. 그 때문에 보통 증기온도는 포화증기온도 이상으로 가열된 과열증기가 사용된다. 또 터빈에서 팽창과정에 있는 증기를 일단 보일러로 되돌려, 다시 고온으로 가열하여 터빈에서 팽창시키는 재열방식도 일반적으로 채택된다. 재열은 한번만 하는 경우가 많지만, 재열을 두 번 하는 경우도 있으며 그것을 2단재열방식이라 한다. 증기압력은 대형의 기력발전소에서는 이른 바 임계압력(臨界壓力 : 게이지압력 )을 초과한 초임계압력의 증기가 사용된다. 또 터빈에서 팽창 도중에 일부만을 외부로 추출한 증기로 추기라 하는데, 이것으로 보일러의 급수를 가열하는 재생방식도 채택된다. 재생방식에서는 복수기에서 증기가 응축할 때에 순환수에 빼앗기는 열을 추기의 분만큼 감소시킬 수 있어, 사이클 효율을 높이는 효과가 있다.

[빛나리]

기대가 됩니다!.. 이른 시일내에 꼭 이뤄지리라~~~

[주남식]

감사합니다. 터빈타입의 공기엔진이 지금 제작과정에 돌입해 있으니까 오래지 않아 완성될 것입니다.

[빛나리]

무엇이라도 밀어 드릴게 있겠는지요...?

[주남식]

기도해 주십시오. 그리고 하실 수 있는 일이면 뭐든지 다 해 주시면 감사하겠습니다. 우리 모두를 위하여....

[빛나리]

우선은 주박사님께.. 이렇게나마 한수 지도부터 받아.. 뭘 좀 배우고 나서 그 담부터 통장을 하던~ 면장을 하던 하겠지요...

[주남식]

좋은 말씀입니다. 궁금한 것부터 이야기하면 되겠군요. 공기엔진에 대하여 무엇이든지 알고 싶으신 부분을 먼저 정하셔서 질문해 주십시오. 통장만큼 알면 통장을 할 수 있을 것이며 면장만큼 알면 면장을 할 수 있을 것입니다.