랭킨 사이클(증기 터빈)

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이 예제에서는 랭킨 사이클을 기반으로 하는 증기 터빈 시스템을 모델링합니다. 이 사이클에는 고압 터빈과 저압 터빈의 응축을 방지하기 위한 과열 기능과 재가열 기능이 각각 포함되어 있습니다. 또한 사이클은 추출된 증기를 밀폐된 급수 히터에 통과시켜 물을 예열하고 사이클 효율성을 향상하는 재생성도 포함합니다.

Saturated Fluid Chamber 블록과 Turbine 블록은 Simscape™ Foundation Two-Phase Fluid 라이브러리를 기반으로 하는 사용자 지정 컴포넌트입니다. Saturated Fluid Chamber 블록은 별도의 포화 액체 부피와 포화 증기 부피를 모델링하며, 보일러와 응축기를 만드는 데 사용됩니다.

모델

Feedwater Preheater 서브시스템

Steam Boiler 서브시스템

Steam Condenser 서브시스템

Steam Reheater 서브시스템

스코프의 시뮬레이션 결과

Simscape 기록의 시뮬레이션 결과

다음 플롯은 시스템 내에서의 에너지 교환을 보여줍니다. 용광로의 열은 보일러, 과열기, 재가열기에 의해 추가됩니다. 고압 터빈(HPT)과 저압 터빈(LPT)이 증기로부터 유용한 작업을 추출합니다. 폐열은 응축기의 냉매로 보내집니다. 또한 열은 열효율을 향상할 수 있도록, 추출된 증기에서 급수로 변환됩니다.

다음 플롯은 시스템을 통과하는 질량 유량을 보여줍니다. 고압 터빈(HPT)과 저압 터빈(LPT) 사이에서 증기 일부가 추출됩니다. 추출된 증기는 기본 흐름에 다시 합류하기 전에 응축기에서 급수를 예열하는 데 사용됩니다. 기본 흐름의 유량과 추출된 증기의 유량은 제어기에서 조절되어 각각 보일러와 예열기 응축기에서 액체 수준을 유지합니다.

아래 그림은 온도-엔트로피 다이어그램에서 시간에 따른 랭킨 사이클의 애니메이션을 보여줍니다. 기본 증기 흐름은 Cycle Point 1 ~ 6의 루프에 대응합니다. 추출된 증기 흐름은 Cycle Point 4 ~ 4b의 점선에 대응합니다. 이 모델에서 Cycle Point 3 이전의 스로틀 밸브는 파워 출력 제어에 약간의 영향을 끼칩니다.