El cicle Cheng és un cicle termodinàmic que utilitza una combinació de dos fluids de treball, un gas i un vapor. Per tant, es pot considerar una combinació del cicle Brayton i el cicle Rankine. Va rebre el nom del Dr. Dah Yu Cheng.Cheng, D.Y. and A.L.C. Nelson (2002) Chronological development of the Cheng cycle steam injected gas turbine during the past 25 years. in: Anon (Ed.), Proceedings of ASME Turbo Expo 2002, Amsterdam, ASME Paper No. GT-2002-30119 (2002), p. 421–428
L'empresa fundada pel Dr. Cheng ha desenvolupat sistemes en col·laboració amb fabricants de turbines de GM i GE per aprofitar el cicle Cheng mitjançant la modificació dels dissenys de turbines existents abans de la construcció. El cicle Cheng implica que els gasos d'escapament escalfats de la turbina s'utilitzen per produir vapor en un generador de vapor de recuperació de calor. El vapor així produït s'injecta a la cambra de combustió de la turbina de gas per augmentar la potència de sortida. El procés es pot considerar com una combinació paral·lela del cicle Brayton de la turbina de gas i un cicle Rankine de la turbina de vapor. El cicle va ser inventat pel professor Dah Yu Cheng de la Universitat de Santa Clara, que el va patentar el 1976.Cheng, D.Y. and A.L.C. Nelson (2002) Chronological development of the Cheng cycle steam injected gas turbine during the past 25 years. in: Anon (Ed.), Proceedings of ASME Turbo Expo 2002, Amsterdam, ASME Paper No. GT-2002-30119 (2002), p. 421–428
Una turbina de dos fluids de gas/vapor de cicle Cheng complet pot aconseguir una eficiència tèrmica teòrica del 60%, igualant o fins i tot superant moltes turbines de gas de cicle combinat tradicionals que mantenen el cicle Rankine de vapor i el cicle Brayton de gas com a bucles separats.Cheng, D.Y. and A.L.C. Nelson (2002) Chronological development of the Cheng cycle steam injected gas turbine during the past 25 years. in: Anon (Ed.), Proceedings of ASME Turbo Expo 2002, Amsterdam, ASME Paper No. GT-2002-30119 (2002), p. 421–428
El cicle Cheng consisteix en una turbina de gas, que pot ser injectada amb una gran quantitat de vapor sobreescalfat (del 15 al 20% del flux d'escapament) i un HRSG que pot generar vapor saturat i sobreescalfat amb capacitat de cocció. La relació entre la quantitat de vapor sobreescalfat i saturat es pot variar mitjançant vàlvules de control a la línia del sobreescalfador i a la sortida de vapor del procés. La potència elèctrica augmenta a mesura que s'injecta més vapor sobreescalfat a alta temperatura a la turbina de gas i viceversa (a causa de l'augment del flux màssic de gas i la major calor específica). Les necessitats de vapor del procés es poden gestionar disminuint la quantitat de vapor sobreescalfat generat. Per tant, podem aconseguir una àmplia gamma de variacions de la demanda elèctrica i de vapor de procés utilitzant aquest concepte, que també és més senzill amb menys components en comparació amb un cicle combinat. Cal tenir en compte que el cremador de conductes es troba entre el sobreescalfador i l'evaporador. Això permet que el sobreescalfament.
Bàsicament hi ha 4 modes de funcionament amb combinacions molt variables dins d'aquests punts límit.
Mode sense combustió amb tot el vapor sobreescalfat injectat a la turbina de gas; es genera la màxima potència elèctrica, gairebé entre un 50 i un 70% més que sense injecció. No es proporciona vapor de procés. L'anàlisi de gasos per al HRSG haurà de tenir en compte la gran quantitat de vapor injectat. Un gran percentatge de volum de vapor d'aigua i el flux màssic augmenten la calor específica del gas i la conductivitat tèrmica i, per tant, la capacitat de transferència de calor, el flux de calor, la caiguda de pressió del gas, etc.
Mode sense combustió sense injecció de vapor sobreescalfat. En aquest mode només es genera vapor saturat per al procés. El sobreescalfador funciona en sec. La turbina de gas genera energia elèctrica normal.
Injecció completa de vapor amb encès complet del cremador de conductes. Es genera la màxima potència elèctrica amb una quantitat significativa de vapor de procés. Es generen tant vapor sobreescalfat com saturat.
Completament encès sense injecció de vapor. Es genera el màxim de vapor de procés. El sobreescalfador funciona en sec.
Referències
Categoria:Termodinàmica