Effect of Boiler Pressure, Condenser Pressure and Superheat on End Moisture & Efficiency of Rankine Cycle in Hindi

Rankine Cycle आधुनिक Thermal Power Plants में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली Vapor Power Cycle है। इसकी Thermal Efficiency तथा Turbine Exit पर बनने वाली End Moisture कई Operating Parameters पर निर्भर करती है। इनमें सबसे महत्वपूर्ण हैं Boiler Pressure, Condenser Pressure तथा Degree of Superheat।

Power Plant Design का मुख्य उद्देश्य Thermal Efficiency को अधिकतम करना तथा Turbine Exit पर Moisture Content को न्यूनतम रखना होता है, क्योंकि अधिक Moisture Turbine Blades को नुकसान पहुँचाती है तथा Plant Performance को कम करती है।

End Moisture क्या है?

जब Steam Turbine में Expand होकर बाहर निकलती है, तब उसका कुछ भाग Water Droplets में बदल जाता है। Turbine Exit पर उपस्थित Water की मात्रा को End Moisture कहा जाता है।

यदि Steam की Dryness Fraction x = 0.90 है, तो Moisture Content होगा:

Moisture = (1 - x) × 100%

अर्थात यदि x = 0.90 है तो Moisture = 10% होगी।

End Moisture अधिक होने के नुकसान

• Turbine Blades पर Erosion होता है।
• Turbine Efficiency कम हो जाती है।
• Maintenance Cost बढ़ जाती है।
• Power Output कम हो जाता है।
• Equipment Life घट जाती है।

Boiler Pressure का Effect

Boiler Pressure बढ़ाने से Boiler में Water उच्च Pressure पर Steam में परिवर्तित होता है। इससे Heat Addition का Average Temperature बढ़ जाता है और Cycle Efficiency में सुधार होता है।

Efficiency पर प्रभाव

• Boiler Pressure बढ़ने से Thermal Efficiency बढ़ती है।
• Specific Steam Consumption कम होती है।
• Net Work Output बढ़ता है।
• Fuel Consumption कम हो जाती है।

End Moisture पर प्रभाव

Boiler Pressure बढ़ने पर Expansion Line Saturation Dome के अंदर अधिक चली जाती है, जिससे Turbine Exit पर Moisture Content बढ़ जाती है।

Condenser Pressure का Effect

Condenser Pressure कम करने से Turbine Expansion अधिक होती है जिससे अधिक Work प्राप्त होता है। इसलिए अधिकांश आधुनिक Power Plants Low Condenser Pressure पर कार्य करते हैं।

Efficiency पर प्रभाव

• Condenser Pressure कम होने पर Turbine Work बढ़ता है।
• Thermal Efficiency बढ़ जाती है।
• Heat Rejection कम होती है।
• Power Output बढ़ जाता है।

End Moisture पर प्रभाव

Condenser Pressure कम होने से Steam अधिक Expand होती है और Turbine Exit पर Moisture Content बढ़ जाती है।

Superheating का Effect

Superheating का अर्थ है Saturated Steam को उसके Saturation Temperature से अधिक गर्म करना। Superheated Steam Turbine में प्रवेश करने से Expansion के अंत में Steam अधिक Dry रहती है।

Efficiency पर प्रभाव

• Average Heat Addition Temperature बढ़ती है।
• Turbine Work बढ़ जाता है।
• Thermal Efficiency बढ़ जाती है।
• Specific Steam Consumption कम हो जाती है।

End Moisture पर प्रभाव

Superheated Steam Expansion के बाद भी अपेक्षाकृत Dry रहती है, इसलिए Turbine Exit पर Moisture Content कम हो जाती है।

Comparison Table

Important Exam Points

• Boiler Pressure बढ़ाने से Efficiency बढ़ती है लेकिन End Moisture भी बढ़ती है।
• Condenser Pressure घटाने से Efficiency बढ़ती है लेकिन Moisture भी बढ़ जाती है।
• Superheating करने से Efficiency बढ़ती है तथा End Moisture कम हो जाती है।
• Moisture कम करने के लिए Superheater एवं Reheater का उपयोग किया जाता है।
• Modern Thermal Power Plants में High Boiler Pressure, Low Condenser Pressure तथा Superheated Steam का उपयोग किया जाता है।

Advantages of Using Superheated Steam

• Turbine Blade Erosion कम होती है।
• Plant Efficiency बढ़ती है।
• Power Output अधिक मिलता है।
• Steam Consumption कम होती है।
• Turbine Life बढ़ जाती है।

Conclusion

Rankine Cycle की Performance मुख्य रूप से Boiler Pressure, Condenser Pressure तथा Degree of Superheat पर निर्भर करती है। Boiler Pressure बढ़ाने तथा Condenser Pressure कम करने से Thermal Efficiency बढ़ती है लेकिन Turbine Exit पर End Moisture भी बढ़ जाती है। दूसरी ओर Superheating करने से न केवल Efficiency बढ़ती है बल्कि End Moisture भी कम हो जाती है। इसी कारण आधुनिक Thermal Power Plants में High Pressure Boilers, Low Pressure Condensers तथा Superheated Steam का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।