seegongsik

에너지관리기사 열관리 · 재열·재생 사이클

Reheat and Regenerative Cycles

기본 랭킨 사이클은 터빈 뒤쪽에서 증기가 너무 젖어 날개가 상하고, 찬 급수를 곧장 보일러에 넣어 평균 가열온도가 낮은 두 약점이 있다. 재열은 터빈 중간에서 증기를 다시 데워 출구 습분을 줄이고, 재생은 터빈에서 뽑은 증기(추기)로 급수를 데워 평균 가열온도를 올리며, 대형 발전소는 둘을 함께 쓴다. 그림은 기본 랭킨 · 재열 · 재생 · 재열 + 재생의 효율을 막대로 견주고, 점선으로 기본 랭킨 높이를 표시해요. 재열 버튼과 추기 단수 버튼을 누르면 막대가 바뀌는데, 단수를 늘릴수록 오름폭이 점점 작아져요.

기본 랭킨의 두 가지 약점을 고친다

기본 랭킨에는 두 가지 아쉬움이 있다. 터빈 뒤쪽에서 증기가 너무 젖어(습분) 날개가 상하고, 찬 물을 곧장 보일러에 넣어 평균 가열온도가 낮다. 이를 각각 재열(reheat)과 재생(regeneration)으로 고친다.

👀 재열과 재생의 목적
①재열은 터빈 중간에서 증기를 다시 데워 팽창시켜 출구 습분을 줄인다
②재생은 터빈에서 증기 일부를 뽑아(추기) 급수를 미리 데워 평균 가열온도를 올려요
③둘 다 효율을 높이지만 원리와 목적이 다르다

재열과 추기 단수로 효율 견주기

2단
⚡ 추기 단수를 끝없이 늘리지 않는 까닭
①추기 단수가 늘수록 효율 개선폭은 점점 작아져요
②단수가 늘면 급수가열기 · 배관 · 제어가 복잡해지고 비용이 늘어요
③실제 대형 발전소는 대략 5 ~ 8단 정도에서 절충한다
④효율 이득과 설비 비용이 맞는 지점에서 단수를 정한다

지금 설정의 비교 효율

기본 랭킨
η0 = 38.0 %
기준값
재생 2단 이득
+4.8 %p
급수 예열 효과
재열 이득
+3.5 %p
재열 적용
합계 효율
η ≈ 46.3 %
비교용 근사값
💡 재열과 재생은 함께 쓴다
①재열은 터빈 출구 습분을 줄여 날개 수명을 늘린다
②재생은 평균 가열온도를 높여 효율을 올려요
③실제 대형 화력 · 원자력 발전소는 재열과 다단 재생을 함께 쓴다
④두 방법 모두 평균 가열온도를 높여 사이클을 카르노 사이클에 가깝게 만드는 길이다

핵심 공식과 관계

재열 사이클 효율
η = (h3-h4)+(h5-h6)-wp(h3-h2)+(h5-h4)
고압 터빈 일 + 재열 뒤 저압 터빈 일
재생(추기) 급수가열
m(hext-hfw,out) = (1-m)(hfw,out-hfw,in)
추기량 m에 대한 급수가열기 에너지 수지
효율 향상 원리
η ↑ ⇐ T̄in ↑
평균 가열온도를 올릴수록 효율이 오른다

정리와 시험에서 묻는 것

🎯 시험에서 묻는 것
①재열은 터빈 중간에서 증기를 다시 데우며, 주목적은 터빈 출구 습분을 줄이는 것이다(효율도 조금 오른다)
②재생은 터빈 증기를 뽑아 급수를 미리 데우고, 평균 가열온도가 올라 효율이 좋아져요
③추기 단수가 늘수록 효율 개선폭은 점점 작아진다
④재열 · 재생 모두 평균 가열온도를 높여 카르노 사이클에 가까워지게 한다
⑤실제 대형 플랜트는 재열과 다단 재생을 함께 쓴다
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] 재열 사이클의 주된 목적은? (답: 터빈 저압부 증기의 습분을 줄여 날개 침식을 막고, 효율도 오른다)
②[기출유형] 재생 사이클에서 급수를 데우는 열원은? (답: 터빈에서 추기한 증기)
③[기출유형] 재생 급수가열기 단수를 늘리면 효율은? (답: 오르지만 오름폭은 점점 작아진다)
← 이전
랭킨 사이클
다음 →
열효율·증기소비율·열소비율

마지막 수정