冷凝器压力对使用 Cantera 热力学 Python 扩展包的理想蒸汽 Rankine 动力蒸气循环的影响

本研究利用蒸汽/水作为工作流体，研究了 Rankine 蒸汽动力热力学循环，这在商业发电厂中用于发电，作为驱动发电机所需的旋转轴功率的来源。考虑了四过程循环版本，包括水泵段、锅炉/过热器段、蒸汽轮机段和冷凝器段。该热力学动力循环的性能取决于多个设计参数。本研究变化一个独立变量——冷凝器的绝对压力，变化因子为 256，从 0.78125 到 200 kPa。循环中的峰值压力和峰值温度分别固定在 50 bar（5,000 kPa）和 600°C，对应于冷凝器绝对压力基准值 12.5 kPa（0.125 bar）的基准情况。分析使用作为 Python 编程语言扩展的热力学软件包 Cantera 进行。结果表明，在所考察的冷凝器压力范围内，可以使用对数函数来描述输入热量、净输出功和循环效率对冷凝器绝对压力的依赖关系。这三个性能指标中的每一个都随冷凝器绝对压力的增加而减小。然而，幂函数是描述蒸汽轮机段末尾蒸汽干度随冷凝器绝对压力升高而增加的更优选择。