This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→വർഗീകരണം) |
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→പ്രവർത്തനരീതി) |
||
| (ഇടക്കുള്ള 32 പതിപ്പുകളിലെ മാറ്റങ്ങള്‍ ഇവിടെ കാണിക്കുന്നില്ല.) | |||
| വരി 10: | വരി 10: | ||
ഇപ്പോള്‍ ലഭ്യമായ കണക്കനുസരിച്ച്‌ ഇന്ത്യയിൽ ആകെ 152.678 മെട്രിക്‌ടണ്‍ കല്‌ക്കരി നിക്ഷേപമാണുള്ളത്‌. വേറൊരു പ്രധാനപ്പെട്ട ഇന്ധനമാണ്‌ പെട്രാളിയം. ഇന്ത്യയിലാകെ 33506 കോടി ടണ്‍ പെട്രാളിയം നിക്ഷേപം ഉള്ളതായി കണക്കാക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു (200809). ആസാം, ഗുജറാത്ത്‌, രാജസ്ഥാന്‍, ആന്ധ്രപ്രദേശ്‌ എന്നീ സംസ്ഥാനങ്ങളിലാണ്‌ പെട്രാളിയം പ്രധാനമായും കാണപ്പെടുന്നത്‌. പ്രകൃതിവാതക(Natural gas)മാണ്‌ മറ്റൊരു പ്രധാന ഇന്ധനം; ഇന്ത്യയിൽ മൊത്തം 24086 കോടി ക്യുബിക്‌ മീറ്റർ പ്രകൃതിവാതകം ഉണ്ടെന്നാണ്‌ കണക്ക്‌ (2008-09). | ഇപ്പോള്‍ ലഭ്യമായ കണക്കനുസരിച്ച്‌ ഇന്ത്യയിൽ ആകെ 152.678 മെട്രിക്‌ടണ്‍ കല്‌ക്കരി നിക്ഷേപമാണുള്ളത്‌. വേറൊരു പ്രധാനപ്പെട്ട ഇന്ധനമാണ്‌ പെട്രാളിയം. ഇന്ത്യയിലാകെ 33506 കോടി ടണ്‍ പെട്രാളിയം നിക്ഷേപം ഉള്ളതായി കണക്കാക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു (200809). ആസാം, ഗുജറാത്ത്‌, രാജസ്ഥാന്‍, ആന്ധ്രപ്രദേശ്‌ എന്നീ സംസ്ഥാനങ്ങളിലാണ്‌ പെട്രാളിയം പ്രധാനമായും കാണപ്പെടുന്നത്‌. പ്രകൃതിവാതക(Natural gas)മാണ്‌ മറ്റൊരു പ്രധാന ഇന്ധനം; ഇന്ത്യയിൽ മൊത്തം 24086 കോടി ക്യുബിക്‌ മീറ്റർ പ്രകൃതിവാതകം ഉണ്ടെന്നാണ്‌ കണക്ക്‌ (2008-09). | ||
==വർഗീകരണം == | ==വർഗീകരണം == | ||
| - | + | ||
| - | + | ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളെ താഴെ പറയുംപ്രകാരം തരംതിരിക്കാം: (1) കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ ശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ (Central station power plants); (2) സംയുക്ത-ആവി-ജലവിദ്യുച്ഛക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ (Combination steam and hydro-electric plants) ; (3) സംയുക്ത ആവിവിദ്യുച്ഛക്തി-ആവി താപന പ്ലാന്റുകള്‍ (Combination Steam Electric and Steam Heating Plants); (4) ഒറ്റതിരിഞ്ഞ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ (Isolated steam power plants). | |
| - | ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളെ താഴെ പറയുംപ്രകാരം തരംതിരിക്കാം: (1) കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ ശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ (Central station power plants); (2) | + | |
കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ ശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ ഉത്‌പാദനശേഷി താരതമ്യേന വളരെ കൂടുതലായിരിക്കും. അവ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനത്തിനുവേണ്ടി മാത്രം ഉദ്ദേശിച്ചിട്ടുള്ളവയാണ്‌. സംയുക്ത ആവി-ജല വിദ്യുച്ഛക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ ജലപദ്ധതികള്‍ക്കാണ്‌ പ്രാധാന്യം; ജല-വൈദ്യുതോത്‌പാദനം മതിയാകാതെയോ സാധ്യമാകാതെയോ വരുമ്പോള്‍ മാത്രം ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. സംയുക്ത ആവി-വിദ്യുച്ഛക്തി-ആവിതാപന പ്ലാന്റുകളിലാകട്ടെ, ടർബൈനുകള്‍ പുറത്തുവിടുന്ന ആവി പൂർണമായോ ഭാഗികമായോ താപനപ്രവൃത്തികള്‍ക്കുവേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത്തരം പ്ലാന്റുകളിൽ പലപ്പോഴും വൈദ്യുതി ഒരു ഉപോത്‌പന്നം മാത്രമായിരിക്കും. ഒറ്റതിരിഞ്ഞ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ ഒന്നോ രണ്ടോ കെട്ടിടങ്ങള്‍ക്കോ ഫാക്‌ടറികള്‍ക്കോ ആവശ്യമായ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനത്തിനുവേണ്ടി മാത്രമുള്ള ചെറിയ യൂണിറ്റുകളാണ്‌. | കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ ശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ ഉത്‌പാദനശേഷി താരതമ്യേന വളരെ കൂടുതലായിരിക്കും. അവ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനത്തിനുവേണ്ടി മാത്രം ഉദ്ദേശിച്ചിട്ടുള്ളവയാണ്‌. സംയുക്ത ആവി-ജല വിദ്യുച്ഛക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ ജലപദ്ധതികള്‍ക്കാണ്‌ പ്രാധാന്യം; ജല-വൈദ്യുതോത്‌പാദനം മതിയാകാതെയോ സാധ്യമാകാതെയോ വരുമ്പോള്‍ മാത്രം ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. സംയുക്ത ആവി-വിദ്യുച്ഛക്തി-ആവിതാപന പ്ലാന്റുകളിലാകട്ടെ, ടർബൈനുകള്‍ പുറത്തുവിടുന്ന ആവി പൂർണമായോ ഭാഗികമായോ താപനപ്രവൃത്തികള്‍ക്കുവേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത്തരം പ്ലാന്റുകളിൽ പലപ്പോഴും വൈദ്യുതി ഒരു ഉപോത്‌പന്നം മാത്രമായിരിക്കും. ഒറ്റതിരിഞ്ഞ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ ഒന്നോ രണ്ടോ കെട്ടിടങ്ങള്‍ക്കോ ഫാക്‌ടറികള്‍ക്കോ ആവശ്യമായ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനത്തിനുവേണ്ടി മാത്രമുള്ള ചെറിയ യൂണിറ്റുകളാണ്‌. | ||
| - | മേൽവിവരിച്ച തരംതിരിക്കലിനുപുറമേ സംഘനനപ്ലാന്റുകള്‍ (Condesing plants), | + | മേൽവിവരിച്ച തരംതിരിക്കലിനുപുറമേ സംഘനനപ്ലാന്റുകള്‍ (Condesing plants), അസംഘനനപ്ലാന്റുകള്‍ (Non-condesing plants)എന്നിങ്ങനെ പൊതുവേ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളെ രണ്ടായി തിരിക്കാറുണ്ട്‌. ടർബൈനുകളിൽനിന്നു വരുന്ന രേചിതനീരാവി (Exhaust steam) സംഘനിത്രങ്ങളിൽ (Condensers) വച്ച്‌ സംഘനനം ചെയ്‌തു വീണ്ടും ബോയിലറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതരം പ്ലാന്റുകളെ സംഘനനപ്ലാന്റുകള്‍ എന്നു പറയുന്നു; ഇവയിൽ പിന്‍മർദം (Back pressure) വളരെ കുറഞ്ഞിരിക്കും കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ പ്ലാന്റുകള്‍ സാധാരണമായി സംഘനന വിഭാഗത്തിൽപ്പെടുന്നവ ആയിരിക്കും. സംഘനനം നടത്താതെ, നീരാവി പുറത്തേക്കു വിടുകയോ മറ്റാവശ്യങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഉപയോഗിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നതരം പ്ലാന്റുകളാണ്‌ അസംഘനന പ്ലാന്റുകള്‍. ഇവയിലെ പിന്‍മർദം അന്തരീക്ഷമർദത്തിനോട്‌ തുല്യമോ അതിനോട്‌ വളരെ അടുത്തതോ ആയിരിക്കും. |
കല്‌ക്കരി ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ ആവിശക്തി പ്ലാന്റിന്റെ ഏകദേശരൂപമാണ്‌ ചി. 1-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്നത്‌. ഇത്തരമൊരു പ്ലാന്റിന്റെ യന്ത്രസജ്ജീകരണങ്ങളിൽ നല്ലൊരു ഭാഗം കല്‌ക്കരി കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിന്‌ ഉപയോഗിക്കേണ്ടിവരുന്നു. | കല്‌ക്കരി ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ ആവിശക്തി പ്ലാന്റിന്റെ ഏകദേശരൂപമാണ്‌ ചി. 1-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്നത്‌. ഇത്തരമൊരു പ്ലാന്റിന്റെ യന്ത്രസജ്ജീകരണങ്ങളിൽ നല്ലൊരു ഭാഗം കല്‌ക്കരി കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിന്‌ ഉപയോഗിക്കേണ്ടിവരുന്നു. | ||
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol3a_437_Image.jpg|700px]] | ||
വളരെ വലിയ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ പലപ്പോഴും കല്‌ക്കരി പൊടിച്ചശേഷമാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ഈ രീതി മറ്റു രീതികളെ അപേക്ഷിച്ച്‌ പ്രയാസകരവും ചെലവുകൂടിയതുമാണ്‌. എങ്കിലും ചില മേന്മകള്‍ ഉള്ളതുകൊണ്ട്‌ പലപ്പോഴും ഈ രീതി ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌. | വളരെ വലിയ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ പലപ്പോഴും കല്‌ക്കരി പൊടിച്ചശേഷമാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ഈ രീതി മറ്റു രീതികളെ അപേക്ഷിച്ച്‌ പ്രയാസകരവും ചെലവുകൂടിയതുമാണ്‌. എങ്കിലും ചില മേന്മകള്‍ ഉള്ളതുകൊണ്ട്‌ പലപ്പോഴും ഈ രീതി ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌. | ||
പൊടിക്കാതെയും കല്‌ക്കരി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്‌. കല്‌ക്കരി പൊടിക്കാതെ നേരിട്ട്‌ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പ്ലാന്റാണ്‌ ചി. 1-ൽ ഉള്ളത്‌. കണ്‍വേയർവഴി ഹോപ്പറിൽ (8) എത്തുന്ന കല്‌ക്കരി അവിടെനിന്ന്‌ ട്രാവലിങ്ങ്‌ ഗ്രറ്റ്‌ സ്‌റ്റോക്കറിലേക്ക്‌ (9) വീഴുന്നു; തുടർച്ചയായി ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ചങ്ങലകളിന്മേൽ വിലങ്ങനെ ഇരുമ്പഴികള്‍ ഘടിപ്പിച്ചതാണ്‌ ഈ സ്റ്റോക്കർ. ഹോപ്പറിൽനിന്ന്‌ ഒരറ്റത്ത്‌ വീഴുന്ന കല്‌ക്കരി ഗ്രറ്റ്‌ സ്റ്റോക്കർ ചലിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്‌ സഞ്ചരിച്ച്‌ മറ്റേ അറ്റത്ത്‌ എത്തുമ്പോഴേക്കും പൂർണമായി ജ്വലിച്ചുകഴിഞ്ഞിരിക്കും. അവശേഷിക്കുന്ന ചാമ്പൽ ചൂളയുടെ അടിഭാഗത്തുള്ള ചാമ്പൽക്കുഴിയിൽ (ash pit) വീഴുന്നു. | പൊടിക്കാതെയും കല്‌ക്കരി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്‌. കല്‌ക്കരി പൊടിക്കാതെ നേരിട്ട്‌ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പ്ലാന്റാണ്‌ ചി. 1-ൽ ഉള്ളത്‌. കണ്‍വേയർവഴി ഹോപ്പറിൽ (8) എത്തുന്ന കല്‌ക്കരി അവിടെനിന്ന്‌ ട്രാവലിങ്ങ്‌ ഗ്രറ്റ്‌ സ്‌റ്റോക്കറിലേക്ക്‌ (9) വീഴുന്നു; തുടർച്ചയായി ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ചങ്ങലകളിന്മേൽ വിലങ്ങനെ ഇരുമ്പഴികള്‍ ഘടിപ്പിച്ചതാണ്‌ ഈ സ്റ്റോക്കർ. ഹോപ്പറിൽനിന്ന്‌ ഒരറ്റത്ത്‌ വീഴുന്ന കല്‌ക്കരി ഗ്രറ്റ്‌ സ്റ്റോക്കർ ചലിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്‌ സഞ്ചരിച്ച്‌ മറ്റേ അറ്റത്ത്‌ എത്തുമ്പോഴേക്കും പൂർണമായി ജ്വലിച്ചുകഴിഞ്ഞിരിക്കും. അവശേഷിക്കുന്ന ചാമ്പൽ ചൂളയുടെ അടിഭാഗത്തുള്ള ചാമ്പൽക്കുഴിയിൽ (ash pit) വീഴുന്നു. | ||
| - | ഇങ്ങനെവീഴുന്ന ചാമ്പൽ നീക്കംചെയ്യുന്നതുതന്നെ ഒരു വലിയ പ്രശ്‌നമാണ്‌. ഇടവിട്ടു പ്രവർത്തിക്കുന്നതോ തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതോ ആയ ചാമ്പൽ നിർമാർജനവ്യൂഹങ്ങള്‍ (ash disposal systems) | + | |
| + | ഇങ്ങനെവീഴുന്ന ചാമ്പൽ നീക്കംചെയ്യുന്നതുതന്നെ ഒരു വലിയ പ്രശ്‌നമാണ്‌. ഇടവിട്ടു പ്രവർത്തിക്കുന്നതോ തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതോ ആയ ചാമ്പൽ നിർമാർജനവ്യൂഹങ്ങള്‍ (ash disposal systems) കല്‌ക്കരി ഉപയോഗിക്കുന്ന എല്ലാ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിലും ഉണ്ടായിരിക്കും. ചൂളയിൽനിന്ന്‌ നീക്കംചെയ്യുന്ന ചാമ്പൽ കണ്‍വേയർവഴിയായി ചാമ്പൽസംഭരണസ്ഥലത്ത്‌ എത്തിച്ചതിനുശേഷം അവിടെനിന്ന്‌ സൗകര്യം പോലെ മറ്റുമാർഗങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച്‌ നിർമാർജനം ചെയ്യുന്നു. | ||
== ഉത്‌പാദനക്രിയ== | == ഉത്‌പാദനക്രിയ== | ||
കല്‌ക്കരിയുടെ ദഹനഫലമായി ഉണ്ടാകുന്ന ചൂടുപിടിച്ച വാതകങ്ങള്‍ ചൂളയിൽ നിന്ന് മേല്‌പോട്ടുയരുന്നു. പോകുന്ന വഴിയിൽ ബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകള്‍ (evaporator tubes), (13) അെതിതാപകക്കുഴലുകള്‍ (15) (super heater tubes) പുനർ താപകക്കുഴലുകള്‍, (16) (re heater tubes)എക്കണോമൈസർ (economiser) (12) വായുമുന്‍താപകം (air pre heater) (17) എന്നിവയിലൂടെയെല്ലാം ഈ വാതകങ്ങള്‍ കടന്നു പോകുന്നു. അപ്പോള്‍ അവയിൽ അടങ്ങിയിട്ടുള്ള താപത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും ഈ ഉപകരണങ്ങള്‍ അവശോഷണം ചെയ്യുന്നു. ചൂളയിലെ ദഹനത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമത വർധിപ്പിക്കുന്നതിനുവേണ്ടി ഒരു സുശക്ത പ്രവാതഫാന്‍ (6) (forced draught fan) ഉപയോഗിച്ചാണ്‌ അന്തരീക്ഷവായുവിനെ ചൂളയിലേക്ക്‌ പ്രവഹിപ്പിക്കുന്നത്‌. ചൂളയിൽ എത്തുന്നതിനുമുമ്പായി "വായു മുന്‍താപക'ത്തിൽകൂടി കടന്നുപോകുന്നതുകൊണ്ട്‌ ഈ വായുവിന്റെ താപനില വർധിക്കുകയും തന്മൂലം ജ്വലനം സുസാധ്യമായിത്തീരുകയും ചെയ്യുന്നു. ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ പ്രവർത്തനത്തിന്‌ വായു മുന്‍താപകങ്ങള്‍ അനിവാര്യമല്ല. എങ്കിലും അവ ഉപയോഗിക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ പുകക്കുഴലിൽകൂടി പുറത്തുപോകുന്ന വാതകങ്ങളിൽനിന്ന്‌ നഷ്‌ടപ്പെടാവുന്ന താപത്തിൽ കുറച്ചെങ്കിലും വീണ്ടെടുക്കുന്നതിനും ദഹനക്ഷമത (combustion efficiency) വർധിപ്പിക്കുന്നതിനും സാധിക്കുന്നു. അതുമൂലം പ്ലാന്റിന്റെ താപക്ഷമത കൂടുകയും ബോയിലറിന്റെ നീരാവി ഉത്‌പാദനശേഷി വർധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. താപോർജം കഴിയുന്നത്ര കൈമാറ്റം ചെയ്‌തുകഴിഞ്ഞ വാതകങ്ങള്‍ ഒരു പ്രരിതപ്രവാതഫാനിൽ (10) എത്തുകയും അവിടെനിന്ന്‌ പുകക്കുഴൽവഴി (11) പുറത്തുപോവുകയും ചെയ്യുന്നു. സ്വാഭാവികപ്രവാതം (natural draught) സൃഷ്‌ടിക്കുകയാണ്‌ പുകക്കുഴലിന്റെ പ്രധാന ധർമം. വാതകങ്ങള്‍ തുടർച്ചയായി പ്രവഹിക്കുന്നതിനാവശ്യമായ ചെറിയ മർദവ്യത്യാസത്തിനാണ്‌ പ്രവാതം (draught)എന്ന്‌ ഇവിടെ പറയുന്നത്‌. സുശക്തപ്രവാതഫാന്‍, പ്രരിതപ്രവാതഫാന്‍, പുകക്കുഴൽ എന്നിവ ചേർന്നാണ്‌ വേണ്ടത്ര പ്രവാതം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നത്‌. | കല്‌ക്കരിയുടെ ദഹനഫലമായി ഉണ്ടാകുന്ന ചൂടുപിടിച്ച വാതകങ്ങള്‍ ചൂളയിൽ നിന്ന് മേല്‌പോട്ടുയരുന്നു. പോകുന്ന വഴിയിൽ ബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകള്‍ (evaporator tubes), (13) അെതിതാപകക്കുഴലുകള്‍ (15) (super heater tubes) പുനർ താപകക്കുഴലുകള്‍, (16) (re heater tubes)എക്കണോമൈസർ (economiser) (12) വായുമുന്‍താപകം (air pre heater) (17) എന്നിവയിലൂടെയെല്ലാം ഈ വാതകങ്ങള്‍ കടന്നു പോകുന്നു. അപ്പോള്‍ അവയിൽ അടങ്ങിയിട്ടുള്ള താപത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും ഈ ഉപകരണങ്ങള്‍ അവശോഷണം ചെയ്യുന്നു. ചൂളയിലെ ദഹനത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമത വർധിപ്പിക്കുന്നതിനുവേണ്ടി ഒരു സുശക്ത പ്രവാതഫാന്‍ (6) (forced draught fan) ഉപയോഗിച്ചാണ്‌ അന്തരീക്ഷവായുവിനെ ചൂളയിലേക്ക്‌ പ്രവഹിപ്പിക്കുന്നത്‌. ചൂളയിൽ എത്തുന്നതിനുമുമ്പായി "വായു മുന്‍താപക'ത്തിൽകൂടി കടന്നുപോകുന്നതുകൊണ്ട്‌ ഈ വായുവിന്റെ താപനില വർധിക്കുകയും തന്മൂലം ജ്വലനം സുസാധ്യമായിത്തീരുകയും ചെയ്യുന്നു. ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ പ്രവർത്തനത്തിന്‌ വായു മുന്‍താപകങ്ങള്‍ അനിവാര്യമല്ല. എങ്കിലും അവ ഉപയോഗിക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ പുകക്കുഴലിൽകൂടി പുറത്തുപോകുന്ന വാതകങ്ങളിൽനിന്ന്‌ നഷ്‌ടപ്പെടാവുന്ന താപത്തിൽ കുറച്ചെങ്കിലും വീണ്ടെടുക്കുന്നതിനും ദഹനക്ഷമത (combustion efficiency) വർധിപ്പിക്കുന്നതിനും സാധിക്കുന്നു. അതുമൂലം പ്ലാന്റിന്റെ താപക്ഷമത കൂടുകയും ബോയിലറിന്റെ നീരാവി ഉത്‌പാദനശേഷി വർധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. താപോർജം കഴിയുന്നത്ര കൈമാറ്റം ചെയ്‌തുകഴിഞ്ഞ വാതകങ്ങള്‍ ഒരു പ്രരിതപ്രവാതഫാനിൽ (10) എത്തുകയും അവിടെനിന്ന്‌ പുകക്കുഴൽവഴി (11) പുറത്തുപോവുകയും ചെയ്യുന്നു. സ്വാഭാവികപ്രവാതം (natural draught) സൃഷ്‌ടിക്കുകയാണ്‌ പുകക്കുഴലിന്റെ പ്രധാന ധർമം. വാതകങ്ങള്‍ തുടർച്ചയായി പ്രവഹിക്കുന്നതിനാവശ്യമായ ചെറിയ മർദവ്യത്യാസത്തിനാണ്‌ പ്രവാതം (draught)എന്ന്‌ ഇവിടെ പറയുന്നത്‌. സുശക്തപ്രവാതഫാന്‍, പ്രരിതപ്രവാതഫാന്‍, പുകക്കുഴൽ എന്നിവ ചേർന്നാണ്‌ വേണ്ടത്ര പ്രവാതം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നത്‌. | ||
| - | ടർബൈനിൽ നിന്ന് സംഘനിത്രത്തിലേക്ക്‌ (4) വരുന്ന നീരാവി അവിടെവച്ച്‌ തണുത്ത്‌ വെള്ളമായിത്തീരുന്നു. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു പ്രധാന സംഘനനപമ്പ്‌ (37) ഈ വെള്ളം പമ്പുചെയ്‌ത്‌ വീണ്ടും ബോയിലറിലേക്ക്‌ കടത്തിവിടുന്നു. മാർഗമധ്യേ ചില പ്രഭരണജലതാപകങ്ങളിൽ വച്ച്‌ (feed water heaters) ടർബൈനിൽനിന്ന്‌ ചോർത്തിയെടുത്ത നീരാവി ഉപയോഗിച്ച്‌ ഈ ജലം തപിപ്പിക്കുന്നു. ആദ്യത്തെ നിമ്‌ന മർദ താപകത്തിൽ (30) (low pressure heater) നിന്ന് രണ്ടാമത്തെ നിർവാതന താപകത്തിലേക്ക്‌ (19) (deaerating heater) കടക്കുന്ന ജലത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കാനിടയുള്ള വായു അവിടെ വച്ച്‌ വേർതിരിച്ച്‌ പുറത്തുകളയുന്നു. പിന്നീട്‌ ബോയിലർ പ്രഭരണപമ്പ്‌ (20) (boiler feed pump) ഈ ജലത്തെ ഇടമർദതാപകം (22) (intermediate pressure heater), ഉച്ചമർദ താപകം (25) (high pressure heater) എന്നിവയിൽകൂടി പമ്പു ചെയ്‌ത്‌ അവസാനം എക്കണോമൈസറിൽ എത്തിക്കുന്നു. ഫ്‌ളൂ വാതകങ്ങളിൽ (flue gases) കൂടി നഷ്‌ടപ്പെടാനിടയുള്ള താപത്തിൽ കഴിയുന്നത്ര ഭാഗം വീണ്ടെടുക്കുകയാണ്‌ എക്കണോമൈസറിന്റെ ധർമം. അവിടെനിന്ന്‌ ജലം ബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകളിൽ എത്തുന്നു. ഈ കുഴലുകളിൽവച്ചാണ്‌ ആവശ്യമായ ലീനതാപം സ്വീകരിച്ച്‌ ജലം നീരാവി ആയി രൂപാന്തരം പ്രാപിക്കുന്നത്‌. ഈ നീരാവി ഡ്രമ്മിൽ (14) ശേഖരിക്കപ്പെടുകയും അവിടെനിന്ന്‌ വീണ്ടും അതിതാപകക്കുഴലുകളിൽകൂടി കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ കൂടുതൽ താപം സ്വീകരിച്ച്‌ അതിതപ്‌തമായിത്തീരുകയും (superheated) ചെയ്യുന്നു. ഇപ്രകാരം അതിതപ്‌തമായ നീരാവിയാണ്‌ ടർബൈനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. നനവുള്ള നീരാവി (wet steamമാ) ടർബൈനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌ തീരെ നന്നല്ല; എന്തെന്നാൽ ടർബൈന്‍ ക്ഷമത (turbine efficiency) കുറയ്‌ക്കുന്നതിനു പുറമേ, നീരാവിയിലെ ജലാംശം ബ്ലേഡുകളുടെ (blades) | + | ടർബൈനിൽ നിന്ന് സംഘനിത്രത്തിലേക്ക്‌ (4) വരുന്ന നീരാവി അവിടെവച്ച്‌ തണുത്ത്‌ വെള്ളമായിത്തീരുന്നു. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു പ്രധാന സംഘനനപമ്പ്‌ (37) ഈ വെള്ളം പമ്പുചെയ്‌ത്‌ വീണ്ടും ബോയിലറിലേക്ക്‌ കടത്തിവിടുന്നു. മാർഗമധ്യേ ചില പ്രഭരണജലതാപകങ്ങളിൽ വച്ച്‌ (feed water heaters) ടർബൈനിൽനിന്ന്‌ ചോർത്തിയെടുത്ത നീരാവി ഉപയോഗിച്ച്‌ ഈ ജലം തപിപ്പിക്കുന്നു. ആദ്യത്തെ നിമ്‌ന മർദ താപകത്തിൽ (30) (low pressure heater) നിന്ന് രണ്ടാമത്തെ നിർവാതന താപകത്തിലേക്ക്‌ (19) (deaerating heater) കടക്കുന്ന ജലത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കാനിടയുള്ള വായു അവിടെ വച്ച്‌ വേർതിരിച്ച്‌ പുറത്തുകളയുന്നു. പിന്നീട്‌ ബോയിലർ പ്രഭരണപമ്പ്‌ (20) (boiler feed pump) ഈ ജലത്തെ ഇടമർദതാപകം (22) (intermediate pressure heater), ഉച്ചമർദ താപകം (25) (high pressure heater) എന്നിവയിൽകൂടി പമ്പു ചെയ്‌ത്‌ അവസാനം എക്കണോമൈസറിൽ എത്തിക്കുന്നു. ഫ്‌ളൂ വാതകങ്ങളിൽ (flue gases) കൂടി നഷ്‌ടപ്പെടാനിടയുള്ള താപത്തിൽ കഴിയുന്നത്ര ഭാഗം വീണ്ടെടുക്കുകയാണ്‌ എക്കണോമൈസറിന്റെ ധർമം. അവിടെനിന്ന്‌ ജലം ബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകളിൽ എത്തുന്നു. ഈ കുഴലുകളിൽവച്ചാണ്‌ ആവശ്യമായ ലീനതാപം സ്വീകരിച്ച്‌ ജലം നീരാവി ആയി രൂപാന്തരം പ്രാപിക്കുന്നത്‌. ഈ നീരാവി ഡ്രമ്മിൽ (14) ശേഖരിക്കപ്പെടുകയും അവിടെനിന്ന്‌ വീണ്ടും അതിതാപകക്കുഴലുകളിൽകൂടി കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ കൂടുതൽ താപം സ്വീകരിച്ച്‌ അതിതപ്‌തമായിത്തീരുകയും (superheated) ചെയ്യുന്നു. ഇപ്രകാരം അതിതപ്‌തമായ നീരാവിയാണ്‌ ടർബൈനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. നനവുള്ള നീരാവി (wet steamമാ) ടർബൈനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌ തീരെ നന്നല്ല; എന്തെന്നാൽ ടർബൈന്‍ ക്ഷമത (turbine efficiency) കുറയ്‌ക്കുന്നതിനു പുറമേ, നീരാവിയിലെ ജലാംശം ബ്ലേഡുകളുടെ (blades) അപരദനത്തിനും (erosion) കാരണമായിത്തീരും. |
| + | |||
== ഊർജപരിവർത്തനം== | == ഊർജപരിവർത്തനം== | ||
ടർബൈനുകള്‍ നീരാവിയിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന താപോർജത്തെ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ യാന്ത്രികോർജമായി മാറ്റുന്നു. ഈ പരിവർത്തനത്തിന്റെ ആദ്യപടിയെന്നനിലയിൽ നോസിലുകളിൽവച്ച്‌ താപോർജം ഗതികോർജമായി (Kinetic energy) മാറുന്നു. അതായത്‌ ഉയർന്ന പ്രവേഗ(velocity)ത്തോടുകൂടിയാണ്‌ നീരാവി നോസിലുകളിൽനിന്ന്‌ പുറത്തുവരുന്നത്‌. ഇപ്രകാരം ഉന്നതപ്രവേഗത്തിലുള്ള നീരാവി റോട്ടറിലുള്ള (rotor) ബ്ലേഡുകളിൽതട്ടി റോട്ടർ തിരിയുന്നു. അങ്ങനെ നീരാവിയുടെ ഗതികോർജം യാന്ത്രികോർജമായി രൂപാന്തരപ്പെടുന്നു. താപോർജം യാന്ത്രികോർജമായി മാറുന്ന ഈ പ്രവൃത്തി പല ഘട്ടങ്ങളിലായിട്ടാണ്‌ സാധാരണ നടത്തുന്നത്‌. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ആവിശക്തി പ്ലാന്റിൽ ഉച്ചമർദ ടർബൈനിൽ (high pressure turbine) നിന്ന് വരുന്ന നീരാവി ബോയിലറിലെ പുനർതാപകക്കുഴലിൽകൂടി കടത്തിവിട്ട്‌ അതിതപ്‌തമാക്കിയതിനുശേഷമാണ്‌ വീണ്ടും നിമ്‌നമർദ ടർബൈനിൽ (low pressure turbine) ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. നിമ്‌നമർദ ടർബൈനിൽനിന്നു വരുന്ന നീരാവി സംഘനിത്രത്തിൽ പ്രവേശിച്ച്‌ മുമ്പു വിവരിച്ച പ്രവർത്തനചക്രം ആവർത്തിക്കുന്നു. ചോർച്ചമുഖേനയും മറ്റും കുറേ ജലം നഷ്‌ടപ്പെടാന്‍ ഇടയുള്ളതുകൊണ്ട്‌ പ്ലാന്റ്‌ തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിക്കുന്നതിന്‌ കുറേ നികത്തൽജലം (make-up water) ആവശ്യമാണ്‌. ചിത്രത്തിൽ 29 എന്നടയാളപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന ഭാഗത്തുകൂടി ഈ ജലം പ്ലാന്റ്‌ പരിപഥത്തിൽ (plant circuit) പ്രവേശിക്കുന്നു. | ടർബൈനുകള്‍ നീരാവിയിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന താപോർജത്തെ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ യാന്ത്രികോർജമായി മാറ്റുന്നു. ഈ പരിവർത്തനത്തിന്റെ ആദ്യപടിയെന്നനിലയിൽ നോസിലുകളിൽവച്ച്‌ താപോർജം ഗതികോർജമായി (Kinetic energy) മാറുന്നു. അതായത്‌ ഉയർന്ന പ്രവേഗ(velocity)ത്തോടുകൂടിയാണ്‌ നീരാവി നോസിലുകളിൽനിന്ന്‌ പുറത്തുവരുന്നത്‌. ഇപ്രകാരം ഉന്നതപ്രവേഗത്തിലുള്ള നീരാവി റോട്ടറിലുള്ള (rotor) ബ്ലേഡുകളിൽതട്ടി റോട്ടർ തിരിയുന്നു. അങ്ങനെ നീരാവിയുടെ ഗതികോർജം യാന്ത്രികോർജമായി രൂപാന്തരപ്പെടുന്നു. താപോർജം യാന്ത്രികോർജമായി മാറുന്ന ഈ പ്രവൃത്തി പല ഘട്ടങ്ങളിലായിട്ടാണ്‌ സാധാരണ നടത്തുന്നത്‌. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ആവിശക്തി പ്ലാന്റിൽ ഉച്ചമർദ ടർബൈനിൽ (high pressure turbine) നിന്ന് വരുന്ന നീരാവി ബോയിലറിലെ പുനർതാപകക്കുഴലിൽകൂടി കടത്തിവിട്ട്‌ അതിതപ്‌തമാക്കിയതിനുശേഷമാണ്‌ വീണ്ടും നിമ്‌നമർദ ടർബൈനിൽ (low pressure turbine) ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. നിമ്‌നമർദ ടർബൈനിൽനിന്നു വരുന്ന നീരാവി സംഘനിത്രത്തിൽ പ്രവേശിച്ച്‌ മുമ്പു വിവരിച്ച പ്രവർത്തനചക്രം ആവർത്തിക്കുന്നു. ചോർച്ചമുഖേനയും മറ്റും കുറേ ജലം നഷ്‌ടപ്പെടാന്‍ ഇടയുള്ളതുകൊണ്ട്‌ പ്ലാന്റ്‌ തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിക്കുന്നതിന്‌ കുറേ നികത്തൽജലം (make-up water) ആവശ്യമാണ്‌. ചിത്രത്തിൽ 29 എന്നടയാളപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന ഭാഗത്തുകൂടി ഈ ജലം പ്ലാന്റ്‌ പരിപഥത്തിൽ (plant circuit) പ്രവേശിക്കുന്നു. | ||
| വരി 34: | വരി 37: | ||
മേൽ വിവരിച്ച ആവിശക്തി പ്ലാന്റിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സംഘനിത്രം മിശ്രണവിഭാഗത്തിൽ(mixing type)പ്പെട്ട ഒന്നാണ്‌. അതായത്‌ നീരാവി ശീതനജലവുമായി (cooling water) കലരുന്നു. ചിലയിനം സംഘനിത്രങ്ങളിൽ ഇപ്രകാരം കലരുന്നില്ല. അത്തരം സംഘനിത്രങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ശീതനജലത്തിന്‌ പ്രഭരണജലത്തിൽ ചെയ്യേണ്ടിവരുന്നതുപോലെയുള്ള ശുദ്ധീകരണ പ്രക്രിയ ആവശ്യമായിവരുന്നില്ല. അതുകൊണ്ട്‌ നദീതീരങ്ങളിൽ സ്ഥാപിക്കുന്ന പ്ലാന്റുകളിലും മറ്റും നദിയിൽനിന്നുള്ള വെള്ളം നേരിട്ട്‌ ശീതനജലമായി ഉപയോഗിക്കാം. വെള്ളം അത്രതന്നെ സുലഭമല്ലാത്ത സ്ഥലങ്ങളിലാകട്ടെ, ഒരിക്കൽ ഉപയോഗിച്ച ശീതനജലംതന്നെ ശീതനടവറുകളുടെ (cooling towers) സെഹായത്തോടെ തണുപ്പിച്ച്‌ വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യാം. | മേൽ വിവരിച്ച ആവിശക്തി പ്ലാന്റിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സംഘനിത്രം മിശ്രണവിഭാഗത്തിൽ(mixing type)പ്പെട്ട ഒന്നാണ്‌. അതായത്‌ നീരാവി ശീതനജലവുമായി (cooling water) കലരുന്നു. ചിലയിനം സംഘനിത്രങ്ങളിൽ ഇപ്രകാരം കലരുന്നില്ല. അത്തരം സംഘനിത്രങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ശീതനജലത്തിന്‌ പ്രഭരണജലത്തിൽ ചെയ്യേണ്ടിവരുന്നതുപോലെയുള്ള ശുദ്ധീകരണ പ്രക്രിയ ആവശ്യമായിവരുന്നില്ല. അതുകൊണ്ട്‌ നദീതീരങ്ങളിൽ സ്ഥാപിക്കുന്ന പ്ലാന്റുകളിലും മറ്റും നദിയിൽനിന്നുള്ള വെള്ളം നേരിട്ട്‌ ശീതനജലമായി ഉപയോഗിക്കാം. വെള്ളം അത്രതന്നെ സുലഭമല്ലാത്ത സ്ഥലങ്ങളിലാകട്ടെ, ഒരിക്കൽ ഉപയോഗിച്ച ശീതനജലംതന്നെ ശീതനടവറുകളുടെ (cooling towers) സെഹായത്തോടെ തണുപ്പിച്ച്‌ വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യാം. | ||
== ഊർജപ്രവാഹപഥം== | == ഊർജപ്രവാഹപഥം== | ||
| - | നീരാവി ടർബൈനുകളെ നേരിട്ട്‌ വൈദ്യുതജനറേറ്റുകളുമായി (electric generators) | + | നീരാവി ടർബൈനുകളെ നേരിട്ട്‌ വൈദ്യുതജനറേറ്റുകളുമായി (electric generators) ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കും. ഈ ജനറേറ്റുകളാണ്‌ ടർബൈന്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന യാന്ത്രികോർജം സ്വീകരിച്ച്‌ വൈദ്യുതോർജമാക്കി മാറ്റുന്നത്‌. ഇങ്ങനെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതി ഉന്നതവോള്‍ട്ടതയിലേക്ക്‌ (high voltage) ഉയർത്തിയതിനുശേഷമാണ്‌ ദൂരെയുള്ള സ്ഥലങ്ങളിലേക്ക്‌ പ്രഷണം (transmit) ചെയ്യുന്നത്‌. ഉന്നത വോള്‍ട്ടതയുള്ള വൈദ്യുതി പ്രഷണം ചെയ്യുമ്പോള്‍ ഊർജനഷ്‌ടം താരതമ്യേന കുറയുന്നതാണ്‌ ഇതിനുകാരണം. ചി. 2-ൽ ഒരു ആവിശക്തി പ്ലാന്റിലെ ഊർജപ്രവാഹപഥം (path of energy flow) കാണിച്ചിരിക്കുന്നതു നോക്കുക. |
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol3a_438_Chart.jpg|600px]] | ||
ഇരുപതാം ശ.-ത്തിന്റെ ആരംഭത്തോടുകൂടി ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ പ്രവർത്തനരീതിയിൽ വിപ്ലവാങ്ങകങ്ങളായ പല പരിവർത്തനങ്ങളും വന്നതിന്റെ ഫലമായി ശരാശരി താപക്ഷമതയിൽ ഗണ്യമായ വർധനവ്‌ അനുഭവപ്പെടുകയുണ്ടായി. അതുവരെ ഒരു കി. ഗ്രാം കല്‌ക്കരിയിൽനിന്ന്‌ പരമാവധി ഒരു കിലോ വാട്ട്‌ മണിക്കൂർ വൈദ്യുതോർജത്തിൽ കൂടുതൽ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുവാന്‍ കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല. എന്നാൽ 1950-ആയപ്പോഴേക്കും നല്ല രീതിയിൽ സംവിധാനം ചെയ്‌ത ആവിശക്തിപ്ലാന്റുകളിൽനിന്ന്‌ ഒരു കി.ഗ്രാം കല്‌ക്കരിക്ക്‌ 3 കിലോവാട്ട്‌ മണിക്കൂർ വിദ്യുച്ഛക്തി എന്ന തോതുവരെ ഉത്‌പാദനം വർധിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധിച്ചു. | ഇരുപതാം ശ.-ത്തിന്റെ ആരംഭത്തോടുകൂടി ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ പ്രവർത്തനരീതിയിൽ വിപ്ലവാങ്ങകങ്ങളായ പല പരിവർത്തനങ്ങളും വന്നതിന്റെ ഫലമായി ശരാശരി താപക്ഷമതയിൽ ഗണ്യമായ വർധനവ്‌ അനുഭവപ്പെടുകയുണ്ടായി. അതുവരെ ഒരു കി. ഗ്രാം കല്‌ക്കരിയിൽനിന്ന്‌ പരമാവധി ഒരു കിലോ വാട്ട്‌ മണിക്കൂർ വൈദ്യുതോർജത്തിൽ കൂടുതൽ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുവാന്‍ കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല. എന്നാൽ 1950-ആയപ്പോഴേക്കും നല്ല രീതിയിൽ സംവിധാനം ചെയ്‌ത ആവിശക്തിപ്ലാന്റുകളിൽനിന്ന്‌ ഒരു കി.ഗ്രാം കല്‌ക്കരിക്ക്‌ 3 കിലോവാട്ട്‌ മണിക്കൂർ വിദ്യുച്ഛക്തി എന്ന തോതുവരെ ഉത്‌പാദനം വർധിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധിച്ചു. | ||
| + | |||
== അണുശക്തി പ്‌ളാന്റുകള്‍ (Nuclear power plants)== | == അണുശക്തി പ്‌ളാന്റുകള്‍ (Nuclear power plants)== | ||
| + | |||
അണുശക്തി ഉപയോഗിച്ച്‌ വൈദ്യുതോത്‌പാദനം സാധ്യമാണെന്നു വന്നത്‌ രണ്ടാംലോകയുദ്ധത്തിനുശേഷമാണ്‌. ഇതേത്തുടർന്ന്‌ അണുഭേദനം (nuclear fission) കൊണ്ട്‌ ഉണ്ടാകുന്ന ഊർജം ഉപയോഗിച്ച്‌ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന പ്ലാന്റുകള്‍ ലോകത്തിന്റെ പല ഭാഗങ്ങളിലും നിലവിൽവന്നു. ഇവയാണ്‌ അണുശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ എന്ന പേരിൽ അറിയപ്പെടുന്നത്‌. ഊർജത്തിന്റെ ഉറവിടം വ്യത്യസ്‌തമാണെന്നതൊഴിച്ചാൽ, ആവിശക്തിപ്ലാന്റുകളുമായി ഇവയ്‌ക്ക്‌ സാരമായ വ്യത്യാസങ്ങള്‍ ഒന്നുംതന്നെയില്ല. ആവിശക്തിപ്ലാന്റിലെ ബോയിലറിന്റെ ചൂളയുടെ സ്ഥാനത്ത്‌ അണുശക്തി പ്ലാന്റിൽ ഒരു ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്‌റ്ററാണുള്ളത്‌. ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്‌റ്ററിൽ അണുഭേദനം നടക്കുമ്പോള്‍ താപോർജം ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. (നോ: അണു; അണുറിയാക്‌റ്റർ) | അണുശക്തി ഉപയോഗിച്ച്‌ വൈദ്യുതോത്‌പാദനം സാധ്യമാണെന്നു വന്നത്‌ രണ്ടാംലോകയുദ്ധത്തിനുശേഷമാണ്‌. ഇതേത്തുടർന്ന്‌ അണുഭേദനം (nuclear fission) കൊണ്ട്‌ ഉണ്ടാകുന്ന ഊർജം ഉപയോഗിച്ച്‌ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന പ്ലാന്റുകള്‍ ലോകത്തിന്റെ പല ഭാഗങ്ങളിലും നിലവിൽവന്നു. ഇവയാണ്‌ അണുശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ എന്ന പേരിൽ അറിയപ്പെടുന്നത്‌. ഊർജത്തിന്റെ ഉറവിടം വ്യത്യസ്‌തമാണെന്നതൊഴിച്ചാൽ, ആവിശക്തിപ്ലാന്റുകളുമായി ഇവയ്‌ക്ക്‌ സാരമായ വ്യത്യാസങ്ങള്‍ ഒന്നുംതന്നെയില്ല. ആവിശക്തിപ്ലാന്റിലെ ബോയിലറിന്റെ ചൂളയുടെ സ്ഥാനത്ത്‌ അണുശക്തി പ്ലാന്റിൽ ഒരു ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്‌റ്ററാണുള്ളത്‌. ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്‌റ്ററിൽ അണുഭേദനം നടക്കുമ്പോള്‍ താപോർജം ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. (നോ: അണു; അണുറിയാക്‌റ്റർ) | ||
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol3a_439_Image_1.jpg|500px]] | ||
| + | |||
ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്‌റ്റിൽ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന താപം നീരാവി ഉണ്ടാക്കുന്നതിന്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നു. (ചി.3). റിയാക്‌റ്ററിൽനിന്ന്‌ താപം നീരാവി ജനറേറ്ററിൽ (steam generator) എത്തിക്കുന്ന മാധ്യമത്തെ ശീതകം (coolant)എന്നാണ്‌ വിളിക്കുന്നത്‌. റിയാക്‌റ്ററുകളിൽ സാധാരണ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്ന ശീതകങ്ങളിൽ പ്രധാനപ്പെട്ടവ വാതകങ്ങള്‍, ഘനജലം (heavy water), സാധാരണജലം, ദ്രാവകരൂപത്തിലുള്ള ലോഹങ്ങള്‍ എന്നിവയാണ്‌. ഇങ്ങനെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന നീരാവി ഉപയോഗിച്ച്‌ സാധാരണ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിലെപ്പോലെതന്നെ ആവിടർബൈനുകള്‍ പ്രവർത്തിക്കുകയും അവയുമായി ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന വൈദ്യുത ജനറേറ്ററുകള്‍ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. | ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്‌റ്റിൽ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന താപം നീരാവി ഉണ്ടാക്കുന്നതിന്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നു. (ചി.3). റിയാക്‌റ്ററിൽനിന്ന്‌ താപം നീരാവി ജനറേറ്ററിൽ (steam generator) എത്തിക്കുന്ന മാധ്യമത്തെ ശീതകം (coolant)എന്നാണ്‌ വിളിക്കുന്നത്‌. റിയാക്‌റ്ററുകളിൽ സാധാരണ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്ന ശീതകങ്ങളിൽ പ്രധാനപ്പെട്ടവ വാതകങ്ങള്‍, ഘനജലം (heavy water), സാധാരണജലം, ദ്രാവകരൂപത്തിലുള്ള ലോഹങ്ങള്‍ എന്നിവയാണ്‌. ഇങ്ങനെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന നീരാവി ഉപയോഗിച്ച്‌ സാധാരണ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിലെപ്പോലെതന്നെ ആവിടർബൈനുകള്‍ പ്രവർത്തിക്കുകയും അവയുമായി ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന വൈദ്യുത ജനറേറ്ററുകള്‍ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. | ||
അണുശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ എച്ചം ക്രമേണ വർധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്‌. 2005-ൽ ലോകത്തിലെ അണുശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ ആകെ എച്ചം ഏകദേശം 280 എന്നും ഇവയ്‌ക്കെല്ലാംകൂടിയുള്ള മൊത്തം ഉത്‌പാദനശേഷി ഉദ്ദേശം 1,30,000 മെഗാവാട്ട്‌ എന്നും കണക്കാക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്‌. | അണുശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ എച്ചം ക്രമേണ വർധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്‌. 2005-ൽ ലോകത്തിലെ അണുശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ ആകെ എച്ചം ഏകദേശം 280 എന്നും ഇവയ്‌ക്കെല്ലാംകൂടിയുള്ള മൊത്തം ഉത്‌പാദനശേഷി ഉദ്ദേശം 1,30,000 മെഗാവാട്ട്‌ എന്നും കണക്കാക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്‌. | ||
| + | |||
== ദ്വിബാഷ്‌പീയ പ്‌ളാന്റുകള്‍ (Binary Vapour Plants)== | == ദ്വിബാഷ്‌പീയ പ്‌ളാന്റുകള്‍ (Binary Vapour Plants)== | ||
| + | |||
ശക്തിപ്ലാന്റുകളുടെ പരമാവധി ക്ഷമത കൂട്ടുന്നതിന്‌ ഉയർന്നതാപനില കഴിയുന്നത്ര വർധിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്‌. ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ നീരാവിയുടെ താപനില വർധിക്കുന്നതനുസരിച്ച്‌ ബോയിലറിലെ മർദവും ഉയർത്തേണ്ടതായി വരുന്നു. എന്നാൽ ഉന്നത താപനിലയിൽ നീരാവിയുടെ സ്ഥാനത്ത്‌ രസബാഷ്‌പം ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ ഉയർന്നമർദത്തിൽ വർധനവുണ്ടാകാതെ തന്നെ താപനില വർധിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധിക്കുന്നു. ഈ രസബാഷ്‌പത്തിന്‌ സംഘനനം നടക്കുമ്പോള്‍ വിസർജിക്കുന്ന ലീനതാപം ഉപയോഗിച്ച്‌ താരതമ്യേന താഴ്‌ന്ന താപനിലയിൽ അതിതപ്‌തനീരാവി സൃഷ്‌ടിക്കാനും കഴിയുന്നു. ഇങ്ങനെ രണ്ടുതരം ബാഷ്‌പങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചു പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്ത്യുത്‌പാദനകേന്ദ്രങ്ങളെ ദ്വിബാഷ്‌പീയ പ്ലാന്റുകള്‍ എന്നു പറയാം. ഇവയിൽ ഒരേസമയം രണ്ടു ചക്രങ്ങള്‍ (cycle) ഉപയോഗിക്കുന്നു. രാസബാഷ്‌പം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉന്നത താപനിലയിലുള്ള റാങ്കൈന്‍ ചക്രമാണ്‌ (Rankine cycle) ഒന്ന്‌; മറ്റേത്‌ സാധാരണ നീരാവി ചക്രവും. | ശക്തിപ്ലാന്റുകളുടെ പരമാവധി ക്ഷമത കൂട്ടുന്നതിന്‌ ഉയർന്നതാപനില കഴിയുന്നത്ര വർധിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്‌. ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ നീരാവിയുടെ താപനില വർധിക്കുന്നതനുസരിച്ച്‌ ബോയിലറിലെ മർദവും ഉയർത്തേണ്ടതായി വരുന്നു. എന്നാൽ ഉന്നത താപനിലയിൽ നീരാവിയുടെ സ്ഥാനത്ത്‌ രസബാഷ്‌പം ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ ഉയർന്നമർദത്തിൽ വർധനവുണ്ടാകാതെ തന്നെ താപനില വർധിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധിക്കുന്നു. ഈ രസബാഷ്‌പത്തിന്‌ സംഘനനം നടക്കുമ്പോള്‍ വിസർജിക്കുന്ന ലീനതാപം ഉപയോഗിച്ച്‌ താരതമ്യേന താഴ്‌ന്ന താപനിലയിൽ അതിതപ്‌തനീരാവി സൃഷ്‌ടിക്കാനും കഴിയുന്നു. ഇങ്ങനെ രണ്ടുതരം ബാഷ്‌പങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചു പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്ത്യുത്‌പാദനകേന്ദ്രങ്ങളെ ദ്വിബാഷ്‌പീയ പ്ലാന്റുകള്‍ എന്നു പറയാം. ഇവയിൽ ഒരേസമയം രണ്ടു ചക്രങ്ങള്‍ (cycle) ഉപയോഗിക്കുന്നു. രാസബാഷ്‌പം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉന്നത താപനിലയിലുള്ള റാങ്കൈന്‍ ചക്രമാണ്‌ (Rankine cycle) ഒന്ന്‌; മറ്റേത്‌ സാധാരണ നീരാവി ചക്രവും. | ||
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol3a_439_Image_2.jpg|400px]] | ||
ചിത്രം 4-ൽ ഒരു ദ്വിബാഷ്‌പീയ പ്ലാന്റിന്റെ ബാഹ്യരൂപം കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. രസബോയിലറിന്റെ (mercury boiler) ചൂളയിൽ നിന്നുയരുന്ന ചൂടുപിടിച്ച വാതകങ്ങള്‍ ആദ്യം രസബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകളെയും (1) പിന്നീട്‌ നീരാവി അതിതാപകക്കുഴലുകളെയും (Steam super heater tubes) (2) തെപിപ്പിക്കുന്നു. ദ്രാവകരസതാപകത്തിൽ (liquid mercury heater) (3) നിന്ന് ബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകളിലേക്കു വരുന്ന രസം ഈ താപം സ്വീകരിച്ച്‌ ബാഷ്‌പീഭവിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന രസബാഷ്‌പം രസടർബൈനിൽ (10) (Mercury turbine) വികസിച്ച്‌ ശക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നു. അതിനുശേഷം ഒരു സംഘനിത്രത്തിലേക്ക്‌ വിസർജിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രത്യേകരൂപത്തിലുള്ള ഈ സംഘനിത്രം നീരാവി ഉല്‌പാദിപ്പിക്കുന്നതിനാൽ ഇതിനെ സംഘനിത്ര-ബോയിലർ (condenser boiler) (9) എന്നും വിളിക്കാറുണ്ട്‌. സംഘനനം നടക്കുന്ന രസബാഷ്‌പം വമിക്കുന്ന ലീനതാപം ഉപയോഗപ്പെടുത്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന നീരാവി വീണ്ടും രസബോയിലറിലെ അതിതാപകത്തിൽവച്ച്‌ അതിതപ്‌തമായിത്തീരുന്നു. പിന്നീടത്‌ നീരാവിടർബൈനുകളിൽ (5) പ്രവേശിച്ച്‌ സാധാരണപോലെ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനം നിർവഹിക്കുന്നു. അവിടെനിന്ന്‌ സംഘനിത്രത്തിൽ (6) വന്നു തണുത്ത്‌ ജലമായിത്തീരുന്നു. ജലപ്രഭരണപമ്പ്‌ ഈ വെള്ളം വീണ്ടും സംഘനിത്ര-ബോയിലറിൽ എത്തിക്കുന്നു. | ചിത്രം 4-ൽ ഒരു ദ്വിബാഷ്‌പീയ പ്ലാന്റിന്റെ ബാഹ്യരൂപം കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. രസബോയിലറിന്റെ (mercury boiler) ചൂളയിൽ നിന്നുയരുന്ന ചൂടുപിടിച്ച വാതകങ്ങള്‍ ആദ്യം രസബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകളെയും (1) പിന്നീട്‌ നീരാവി അതിതാപകക്കുഴലുകളെയും (Steam super heater tubes) (2) തെപിപ്പിക്കുന്നു. ദ്രാവകരസതാപകത്തിൽ (liquid mercury heater) (3) നിന്ന് ബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകളിലേക്കു വരുന്ന രസം ഈ താപം സ്വീകരിച്ച്‌ ബാഷ്‌പീഭവിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന രസബാഷ്‌പം രസടർബൈനിൽ (10) (Mercury turbine) വികസിച്ച്‌ ശക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നു. അതിനുശേഷം ഒരു സംഘനിത്രത്തിലേക്ക്‌ വിസർജിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രത്യേകരൂപത്തിലുള്ള ഈ സംഘനിത്രം നീരാവി ഉല്‌പാദിപ്പിക്കുന്നതിനാൽ ഇതിനെ സംഘനിത്ര-ബോയിലർ (condenser boiler) (9) എന്നും വിളിക്കാറുണ്ട്‌. സംഘനനം നടക്കുന്ന രസബാഷ്‌പം വമിക്കുന്ന ലീനതാപം ഉപയോഗപ്പെടുത്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന നീരാവി വീണ്ടും രസബോയിലറിലെ അതിതാപകത്തിൽവച്ച്‌ അതിതപ്‌തമായിത്തീരുന്നു. പിന്നീടത്‌ നീരാവിടർബൈനുകളിൽ (5) പ്രവേശിച്ച്‌ സാധാരണപോലെ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനം നിർവഹിക്കുന്നു. അവിടെനിന്ന്‌ സംഘനിത്രത്തിൽ (6) വന്നു തണുത്ത്‌ ജലമായിത്തീരുന്നു. ജലപ്രഭരണപമ്പ്‌ ഈ വെള്ളം വീണ്ടും സംഘനിത്ര-ബോയിലറിൽ എത്തിക്കുന്നു. | ||
| വരി 50: | വരി 64: | ||
== സംയുക്ത നീരാവി-ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ ചക്രങ്ങള്‍== | == സംയുക്ത നീരാവി-ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ ചക്രങ്ങള്‍== | ||
| - | സംയുക്ത നീരാവി-ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ ചക്രങ്ങള്‍. പല ഉപയോഗങ്ങള്‍ക്കും ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ ശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ പ്രത്യേകം അനുയോജ്യമാണ്‌; മാത്രമല്ല, ശീതനജലത്തിന്റെ അഭാവത്തിൽ സംഘനനവിഭാഗത്തിൽപ്പെട്ട നീരാവിപ്ലാന്റുകള്‍ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുക സാധ്യവുമല്ല. അതുകൊണ്ട്‌ പലപ്പോഴും ആവിശക്തി ചക്രവുമായി സംയോജിപ്പിച്ച്‌ ഗ്യാസ്‌ ടർബൈനുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌ നന്നായിരിക്കും. ഗ്യാസ്‌ ടർബൈനുകളിൽ ഉപയോഗിച്ചശേഷം പുറത്തുവരുന്ന രേചിത വാതകങ്ങളുടെ (Exhaust gases) താപനില ഏകദേശം 450മ്പഇ മുതൽ 540മ്പഇ വരെയായി ഉയർന്നിരിക്കും; മാത്രമല്ല ഇവയിൽ 16-%ത്തോളം ഓക്‌സിജന്‍ ഉണ്ടായിരിക്കുകയും ചെയ്യും. സാധാരണ ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ പ്ലാന്റിൽ ഈ വാതകങ്ങള്‍ അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക്‌ നിർഗമിക്കുകയാണ്‌ ചെയ്യുന്നത്‌. എന്നാൽ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന തരം സംയുക്തപ്ലാന്റിൽ ഇവ ബോയ്‌ലറിലേക്കാവശ്യമുള്ള മുന്‍കൂട്ടി തപിപ്പിച്ച വായുവായി (preheated) ഉപയോഗിക്കുന്നു. തന്മൂലം മൊത്തം താപക്ഷമതയിൽ 5%-ത്തോളമെങ്കിലും വർധനവുണ്ടാക്കാന്‍ സാധിക്കുന്നു. | + | |
| + | [[ചിത്രം:Vol3a_440_Image-2.jpg|600px]] | ||
| + | |||
| + | സംയുക്ത നീരാവി-ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ ചക്രങ്ങള്‍. പല ഉപയോഗങ്ങള്‍ക്കും ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ ശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ പ്രത്യേകം അനുയോജ്യമാണ്‌; മാത്രമല്ല, ശീതനജലത്തിന്റെ അഭാവത്തിൽ സംഘനനവിഭാഗത്തിൽപ്പെട്ട നീരാവിപ്ലാന്റുകള്‍ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുക സാധ്യവുമല്ല. അതുകൊണ്ട്‌ പലപ്പോഴും ആവിശക്തി ചക്രവുമായി സംയോജിപ്പിച്ച്‌ ഗ്യാസ്‌ ടർബൈനുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌ നന്നായിരിക്കും. ഗ്യാസ്‌ ടർബൈനുകളിൽ ഉപയോഗിച്ചശേഷം പുറത്തുവരുന്ന രേചിത വാതകങ്ങളുടെ (Exhaust gases) താപനില ഏകദേശം 450മ്പഇ മുതൽ 540മ്പഇ വരെയായി ഉയർന്നിരിക്കും; മാത്രമല്ല ഇവയിൽ 16-%ത്തോളം ഓക്‌സിജന്‍ ഉണ്ടായിരിക്കുകയും ചെയ്യും. സാധാരണ ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ പ്ലാന്റിൽ ഈ വാതകങ്ങള്‍ അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക്‌ നിർഗമിക്കുകയാണ്‌ ചെയ്യുന്നത്‌. എന്നാൽ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന തരം സംയുക്തപ്ലാന്റിൽ ഇവ ബോയ്‌ലറിലേക്കാവശ്യമുള്ള മുന്‍കൂട്ടി തപിപ്പിച്ച വായുവായി (preheated) ഉപയോഗിക്കുന്നു. തന്മൂലം മൊത്തം താപക്ഷമതയിൽ 5%-ത്തോളമെങ്കിലും വർധനവുണ്ടാക്കാന്‍ സാധിക്കുന്നു. | ||
== വ്യാവസായിക ആവിപ്‌ളാന്റുകള്‍ (Industrial Steam Plants)== | == വ്യാവസായിക ആവിപ്‌ളാന്റുകള്‍ (Industrial Steam Plants)== | ||
| - | + | ||
| + | [[ചിത്രം:Vol3a_440_Image-1.jpg|600px]] | ||
| + | |||
| + | വ്യവസയാശാലകളിൽ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനത്തിനുപുറമേ താപന പ്രവൃത്തികള്‍ക്കും മറ്റുമായി നീരാവി ആവശ്യമുണ്ട്‌. അങ്ങനെയുള്ള സന്ദർഭങ്ങളിൽ രണ്ടിനും പറ്റിയ വിധത്തിലുള്ള സംവിധാനക്രമം സ്വീകരിക്കേണ്ടിവരുന്നു. ചി. 6-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്ന വ്യാവസായിക ആവി പ്ലാന്റിന്റെ പ്രവാഹ-ആരേഖത്തിൽ (Flow diagram) രണ്ട്‌ ടർബൈനുകള്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതു നോക്കുക. ഇവയിൽ ഒന്ന്‌ സംഘനന ടർബൈനും മറ്റേത്‌ അസംഘനന ടർബൈനുമാണ്‌. അസംഘനന ടർബൈനിൽനിന്ന്‌ പുറത്തുവരുന്ന നീരാവിയാണ്‌ താപനപ്രവൃത്തികള്‍ക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ഈ ടർബൈനിന്റെ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനം ആവശ്യത്തിനുമതിയാകാതെ വരുമ്പോള്‍ ഭാഗികമായി സംഘനന ടർബൈന്‍ പ്രവർത്തിപ്പിച്ച്‌ കുറവു നികത്തുന്നു. താപന പ്രക്രിയകള്‍ക്കുള്ള നീരാവി മതിയാകാതെ വരികയും എന്നാൽ വിദ്യുച്ഛക്തിയുടെ ആവശ്യം വർധിക്കാതെ ഇരിക്കുകയും ചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ അസംഘനന ടർബൈന്‍ മാത്രം പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നു. പോരാതെവരുന്ന നീരാവി മർദശോഷണവാൽവിൽ (Pressure reducing valve) കൂടി ബോയിലറിൽനിന്ന്‌ നേരിട്ട്‌ സ്വീകരിക്കുന്നു. | ||
| + | |||
== പ്രവർത്തനരീതി== | == പ്രവർത്തനരീതി== | ||
| + | |||
ഇന്ധനത്തിൽ അന്തർലീനമായ ഊർജം ബോയ്‌ലറിൽവച്ച്‌ നീരാവിയിലേക്ക്‌ കൈമാറ്റം ചെയ്യുക, സംഘനിത്രത്തിൽവച്ച്‌ നീരാവിയിൽനിന്ന്‌ താപം വിസർജിക്കപ്പെടുക തുടങ്ങിയ പല പ്രക്രിയകളും ഉള്‍പ്പെടുന്ന ഒരു പ്രവർത്തനചക്രം അനുസരിച്ചാണ്‌ എല്ലാ ആവി പ്ലാന്റുകളും പ്രവർത്തിക്കുന്നത്‌. എളുപ്പത്തിനുവേണ്ടി ലഘുവായ ഒരു റാങ്കൈന്‍ ചക്രമനുസരിച്ചാണ്‌ ഇവ പ്രവർത്തിക്കുന്നതെന്ന്‌ സങ്കല്‌പിക്കാം. വില്യം-ജോണ്‍മക്‌പോണ്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രമനുസരിച്ചാണ്‌ ഇവ പ്രവർത്തിയ്‌ക്കുന്നതെന്ന്‌ സങ്കല്‌പിക്കാം. വില്യം-ജോണ്‍ മക്‌പോണ്‍ റാങ്കൈന്‍ (1820-70) എന്ന സ്‌കോട്ടിഷ്‌ എന്‍ജിനീയറുടെ നാമധേയത്തിൽനിന്നാണ്‌ ഈ ചക്രത്തിന്‌ ഇങ്ങനെ പേരു ലഭിച്ചത്‌. ഒരു ലഘുറാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ മർദവ്യാപ്‌ത ആരേഖം (pressure volume diagram), താപനില-എന്‍ട്രാപി ആരേഖം (Temperature Entropy Diagram), മോളിയർ ആരേഖം (Mollier Diagram) എന്നിവ ചി. 7-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. | ഇന്ധനത്തിൽ അന്തർലീനമായ ഊർജം ബോയ്‌ലറിൽവച്ച്‌ നീരാവിയിലേക്ക്‌ കൈമാറ്റം ചെയ്യുക, സംഘനിത്രത്തിൽവച്ച്‌ നീരാവിയിൽനിന്ന്‌ താപം വിസർജിക്കപ്പെടുക തുടങ്ങിയ പല പ്രക്രിയകളും ഉള്‍പ്പെടുന്ന ഒരു പ്രവർത്തനചക്രം അനുസരിച്ചാണ്‌ എല്ലാ ആവി പ്ലാന്റുകളും പ്രവർത്തിക്കുന്നത്‌. എളുപ്പത്തിനുവേണ്ടി ലഘുവായ ഒരു റാങ്കൈന്‍ ചക്രമനുസരിച്ചാണ്‌ ഇവ പ്രവർത്തിക്കുന്നതെന്ന്‌ സങ്കല്‌പിക്കാം. വില്യം-ജോണ്‍മക്‌പോണ്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രമനുസരിച്ചാണ്‌ ഇവ പ്രവർത്തിയ്‌ക്കുന്നതെന്ന്‌ സങ്കല്‌പിക്കാം. വില്യം-ജോണ്‍ മക്‌പോണ്‍ റാങ്കൈന്‍ (1820-70) എന്ന സ്‌കോട്ടിഷ്‌ എന്‍ജിനീയറുടെ നാമധേയത്തിൽനിന്നാണ്‌ ഈ ചക്രത്തിന്‌ ഇങ്ങനെ പേരു ലഭിച്ചത്‌. ഒരു ലഘുറാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ മർദവ്യാപ്‌ത ആരേഖം (pressure volume diagram), താപനില-എന്‍ട്രാപി ആരേഖം (Temperature Entropy Diagram), മോളിയർ ആരേഖം (Mollier Diagram) എന്നിവ ചി. 7-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. | ||
| + | |||
പ്രഭരണപമ്പിൽ (Feed pump) വച്ച്‌ ജലം മർദിക്കപ്പെടുന്നത്‌ ചിത്രത്തിൽ മയ എന്നു കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. യല എന്നത്‌ പ്രഭരണതാപകത്തിലോ ബോയിലറിലോ വച്ച്‌ ജലത്തിന്റെ താപനില സംപൂർണതാപനിലയിൽ (saturation temperature) എത്തിച്ചേരുന്ന പ്രക്രിയയെ പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്നു. രറ ബോയ്‌ലറിലെ ജലത്തിന്റെ ബാഷ്‌പീകരണത്തെ കുറിക്കുന്നു; റല അതിതാപനത്തെയും ലള ആവി ടർബൈനിലെ നീരാവിയുടെ വികാസത്തെയുമാണ്‌ കാണിക്കുന്നത്‌; ളമ രേചന നീരാവി സംഘനിത്രത്തിൽക്കൂടി കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ സംഭവിക്കുന്ന സംഘനന പ്രക്രിയയെ കുറിക്കുന്നു. മേല്‌പറഞ്ഞ പ്രക്രിയകളെല്ലാം ആദർശപരമായ (ideal) ഒരു ചക്രത്തിൽ പ്രതിക്രമ്യമായിരിക്കും (reversible). അപ്പോള്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ മർദവ്യാപ്‌തചിത്രത്തിലെ വിസ്‌തീർണം യാന്ത്രികപ്രവൃത്തിയെ (കി. ഗ്രാം മീ. മാത്രയിൽ) പ്രതിനിധീകരിക്കും. (Preversible) അപ്പോള്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ മർദ വ്യാപ്‌ത ചിത്രത്തിലെ വിസ്‌തീർണം യാന്ത്രികപ്രവൃത്തിയെ (കി. ഗ്രാം മീ. മാത്രയിൽ) പ്രതിനിധീകരിക്കാം. | പ്രഭരണപമ്പിൽ (Feed pump) വച്ച്‌ ജലം മർദിക്കപ്പെടുന്നത്‌ ചിത്രത്തിൽ മയ എന്നു കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. യല എന്നത്‌ പ്രഭരണതാപകത്തിലോ ബോയിലറിലോ വച്ച്‌ ജലത്തിന്റെ താപനില സംപൂർണതാപനിലയിൽ (saturation temperature) എത്തിച്ചേരുന്ന പ്രക്രിയയെ പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്നു. രറ ബോയ്‌ലറിലെ ജലത്തിന്റെ ബാഷ്‌പീകരണത്തെ കുറിക്കുന്നു; റല അതിതാപനത്തെയും ലള ആവി ടർബൈനിലെ നീരാവിയുടെ വികാസത്തെയുമാണ്‌ കാണിക്കുന്നത്‌; ളമ രേചന നീരാവി സംഘനിത്രത്തിൽക്കൂടി കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ സംഭവിക്കുന്ന സംഘനന പ്രക്രിയയെ കുറിക്കുന്നു. മേല്‌പറഞ്ഞ പ്രക്രിയകളെല്ലാം ആദർശപരമായ (ideal) ഒരു ചക്രത്തിൽ പ്രതിക്രമ്യമായിരിക്കും (reversible). അപ്പോള്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ മർദവ്യാപ്‌തചിത്രത്തിലെ വിസ്‌തീർണം യാന്ത്രികപ്രവൃത്തിയെ (കി. ഗ്രാം മീ. മാത്രയിൽ) പ്രതിനിധീകരിക്കും. (Preversible) അപ്പോള്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ മർദ വ്യാപ്‌ത ചിത്രത്തിലെ വിസ്‌തീർണം യാന്ത്രികപ്രവൃത്തിയെ (കി. ഗ്രാം മീ. മാത്രയിൽ) പ്രതിനിധീകരിക്കാം. | ||
റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ താപക്ഷമത (thermal efficiency) താഴെ പറയും പ്രകാരം കണക്കാക്കാം. | റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ താപക്ഷമത (thermal efficiency) താഴെ പറയും പ്രകാരം കണക്കാക്കാം. | ||
| - | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol3a_441_Formula_3.jpg|300px]] | ||
ഇവിടെ 'n' എന്നത്‌ താപക്ഷമതയെ കുറിക്കുന്നു. | ഇവിടെ 'n' എന്നത്‌ താപക്ഷമതയെ കുറിക്കുന്നു. | ||
| + | |||
സ്ഥായിപ്രവാഹ പ്രക്രിയയിൽ (steady flow process) നല്‌കിയ താപവും ഉപേക്ഷിച്ച താപവും എന്‍ഥാൽപിയിൽ (Enthalpy) വരുന്ന വ്യത്യസത്തിനു തുല്യമാണെന്ന വസ്‌തുത കണക്കിലെടുത്തുകൊണ്ട്‌ ഈ സമവാക്യം താഴെചേർക്കും പ്രകാരം എഴുതാം. | സ്ഥായിപ്രവാഹ പ്രക്രിയയിൽ (steady flow process) നല്‌കിയ താപവും ഉപേക്ഷിച്ച താപവും എന്‍ഥാൽപിയിൽ (Enthalpy) വരുന്ന വ്യത്യസത്തിനു തുല്യമാണെന്ന വസ്‌തുത കണക്കിലെടുത്തുകൊണ്ട്‌ ഈ സമവാക്യം താഴെചേർക്കും പ്രകാരം എഴുതാം. | ||
| - | + | ||
| - | + | [[ചിത്രം:Vol3a_441_Formula_1.jpg|300px]] | |
| - | ഇവിടെ, | + | |
| + | ഇവിടെ, h<sub>a</sub>, h<sub>b</sub>, h<sub>e</sub>, h<sub>f</sub> എന്നിവ യഥാക്രമം a b c f എന്നീ ബിന്ദുക്കളിലെ എന്‍ഥാൽപിയെ കുറിക്കുന്നു. | ||
പ്രഭരണപമ്പ്‌ ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തി പരിഗണിക്കാതെ തള്ളിക്കളയുകയാണെങ്കിൽ ക്ഷമതയുടെ സമവാക്യം വീണ്ടും മാറ്റിയെഴുതാം. | പ്രഭരണപമ്പ്‌ ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തി പരിഗണിക്കാതെ തള്ളിക്കളയുകയാണെങ്കിൽ ക്ഷമതയുടെ സമവാക്യം വീണ്ടും മാറ്റിയെഴുതാം. | ||
അതായത്‌ | അതായത്‌ | ||
| - | + | ||
| - | + | [[ചിത്രം:Vol3a_441_Formula_2.jpg|150px]] | |
| - | ചിത്രം 7-ലെ താപനില-എന്‍ട്രാപി ആരേഖം പരിശോധിക്കുമ്പോള്‍ ഒരു കാര്യം വ്യക്തമാകും. മ യ ര റ ല ള ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന വിസ്‌തീർണവും തദ്വാരാ റാങ്കൈന്‍ചക്രത്തിൽ ചെയ്യപ്പെടുന്ന പ്രവൃത്തിയുടെ അളവും വർധിപ്പിക്കണമെന്നുണ്ടെങ്കിൽ ഒന്നുകിൽ ബോയിലറിലെ മർദം കൂട്ടണം (അപ്പോള്‍ c d e മുകളിലോട്ടു മാറുന്നു); അല്ലെങ്കിൽ നീരാവിയുടെ താപനില ഉയർത്തണം (അതായത്‌ e യുടെ സ്ഥാനം മാറുകയും | + | |
| + | ചിത്രം 7-ലെ താപനില-എന്‍ട്രാപി ആരേഖം പരിശോധിക്കുമ്പോള്‍ ഒരു കാര്യം വ്യക്തമാകും. മ യ ര റ ല ള ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന വിസ്‌തീർണവും തദ്വാരാ റാങ്കൈന്‍ചക്രത്തിൽ ചെയ്യപ്പെടുന്ന പ്രവൃത്തിയുടെ അളവും വർധിപ്പിക്കണമെന്നുണ്ടെങ്കിൽ ഒന്നുകിൽ ബോയിലറിലെ മർദം കൂട്ടണം (അപ്പോള്‍ c d e മുകളിലോട്ടു മാറുന്നു); അല്ലെങ്കിൽ നീരാവിയുടെ താപനില ഉയർത്തണം (അതായത്‌ e യുടെ സ്ഥാനം മാറുകയും e f രേഖ വലത്തോട്ട്‌ സഞ്ചരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു); അതുമല്ലെങ്കിൽ, സംഘനിത്രമർദം കുറയ്‌ക്കണം (അപ്പോള്‍ a h രേഖ താഴോട്ടു മാറുന്നു). ഇതിൽ അവസാനത്തെ മാർഗമാണ്‌ ഏറ്റവും ഗുണകരം; എന്തെന്നാൽ നീരാവി ഉപേക്ഷിക്കുന്ന താപത്തിന്റെ അളവ്‌ കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച്‌ പ്രവൃത്തിയിൽ ഏകദേശം അത്രയുംതന്നെ വർധനവുണ്ടാകുകയും തത്‌ഫലമായി ക്ഷമതയിൽ പെട്ടെന്ന്‌ വർധനവ്‌ അനുഭവപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. | ||
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol3a_441_Image-2.jpg|500px]] | ||
ബോയിലർ മർദം വർധിപ്പിക്കുകയും അതോടൊപ്പം നീരാവിയുടെ താപനില സ്ഥിരമായി നിർത്തുകയും ചെയ്യുമ്പോള്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ താപക്ഷമത സാവധാനം ഉയരുന്നു. പക്ഷേ, വികാസാവസാനത്തിൽ നീരാവിയുടെ മർദം തുടക്കത്തിലുണ്ടായിരുന്നതിനെക്കാള്‍ വളരെ കുറഞ്ഞിരിക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ രേചന നീരാവിയുടെ ആർദ്രത (wetness) വളരെ കൂടുതലായിരിക്കും. ഇത്‌ അഭികാമ്യമല്ല. ബോയിലർ മർദം സ്ഥിരമായി നിർത്തിക്കൊണ്ട്‌ നീരാവിയുടെ താപനില വർധിപ്പിക്കുകയാണെങ്കിൽ ഒരു പരിധിവരെ താപക്ഷമത വർധിക്കുകയും അതിനുശേഷം കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. | ബോയിലർ മർദം വർധിപ്പിക്കുകയും അതോടൊപ്പം നീരാവിയുടെ താപനില സ്ഥിരമായി നിർത്തുകയും ചെയ്യുമ്പോള്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ താപക്ഷമത സാവധാനം ഉയരുന്നു. പക്ഷേ, വികാസാവസാനത്തിൽ നീരാവിയുടെ മർദം തുടക്കത്തിലുണ്ടായിരുന്നതിനെക്കാള്‍ വളരെ കുറഞ്ഞിരിക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ രേചന നീരാവിയുടെ ആർദ്രത (wetness) വളരെ കൂടുതലായിരിക്കും. ഇത്‌ അഭികാമ്യമല്ല. ബോയിലർ മർദം സ്ഥിരമായി നിർത്തിക്കൊണ്ട്‌ നീരാവിയുടെ താപനില വർധിപ്പിക്കുകയാണെങ്കിൽ ഒരു പരിധിവരെ താപക്ഷമത വർധിക്കുകയും അതിനുശേഷം കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. | ||
രേചിതനീരാവിയിൽ (exhaust steam) ജലാംശം വളരെ കൂടുന്നത്‌ തടയുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗം വീണ്ടും തപിപ്പിക്കലാണ്‌. 1-ാം ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിട്ടുള്ള ആവിശക്തിപ്ലാന്റിൽ പുനഃതാപനതത്ത്വം ഉപചയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. ചിത്രം 8-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്ന താപനില-എന്‍ട്രാപി ആരേഖത്തിൽ ഒരു "പുനഃതാപനചക്രം' കാണിച്ചിരിക്കുന്നതു നോക്കുക. | രേചിതനീരാവിയിൽ (exhaust steam) ജലാംശം വളരെ കൂടുന്നത്‌ തടയുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗം വീണ്ടും തപിപ്പിക്കലാണ്‌. 1-ാം ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിട്ടുള്ള ആവിശക്തിപ്ലാന്റിൽ പുനഃതാപനതത്ത്വം ഉപചയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. ചിത്രം 8-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്ന താപനില-എന്‍ട്രാപി ആരേഖത്തിൽ ഒരു "പുനഃതാപനചക്രം' കാണിച്ചിരിക്കുന്നതു നോക്കുക. | ||
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol3a_441_Image-1.jpg|400px]] | ||
ഭാഗികമായി ടർബൈനിൽ വികസിച്ച നീരാവി ബോയിലറിലെ "വീണ്ടും തപിപ്പിക്കൽ' കുഴലുകളിൽ കൂടി കടന്നുപോകുന്നു. അവിടെവച്ച്‌ താപം സ്വീകരിച്ച്‌ മിക്കവാറും തുടക്കത്തിലെ താപനിലയിലേക്കു തന്നെ എത്തുന്നു. പിന്നീട്‌ ടർബൈനിലെ താണമർദപദങ്ങളിൽ (low pressure stages) വികസിച്ച്‌ ശക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഒരേ പരിതഃസ്ഥിതികളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന രണ്ട്‌ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ ഒന്നിൽ സാധാരണ റാങ്കൈന്‍ ചക്രവും മറ്റേതിൽ പുനഃതാപനചക്രവും ഉപയോഗിക്കുന്നുവെന്നു വിചാരിക്കുക. എങ്കിൽ പുനഃതാപനചക്രം ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്ലാന്റിന്റെ മൊത്തം താപക്ഷമതയിൽ മറ്റേതിനെ അപേക്ഷിച്ച്‌ 4-6%-ത്തോളം വർധനവ്‌ പ്രതീക്ഷിക്കാം. | ഭാഗികമായി ടർബൈനിൽ വികസിച്ച നീരാവി ബോയിലറിലെ "വീണ്ടും തപിപ്പിക്കൽ' കുഴലുകളിൽ കൂടി കടന്നുപോകുന്നു. അവിടെവച്ച്‌ താപം സ്വീകരിച്ച്‌ മിക്കവാറും തുടക്കത്തിലെ താപനിലയിലേക്കു തന്നെ എത്തുന്നു. പിന്നീട്‌ ടർബൈനിലെ താണമർദപദങ്ങളിൽ (low pressure stages) വികസിച്ച്‌ ശക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഒരേ പരിതഃസ്ഥിതികളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന രണ്ട്‌ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ ഒന്നിൽ സാധാരണ റാങ്കൈന്‍ ചക്രവും മറ്റേതിൽ പുനഃതാപനചക്രവും ഉപയോഗിക്കുന്നുവെന്നു വിചാരിക്കുക. എങ്കിൽ പുനഃതാപനചക്രം ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്ലാന്റിന്റെ മൊത്തം താപക്ഷമതയിൽ മറ്റേതിനെ അപേക്ഷിച്ച്‌ 4-6%-ത്തോളം വർധനവ്‌ പ്രതീക്ഷിക്കാം. | ||
| + | |||
| + | [[ചിത്രം:Vol3p402_Kayamkulam.jpg.jpg|thumb|കായംകുളം താപവൈദ്യുത നിലയം]] | ||
പുനർജനകപ്രഭരണതാപനത്തിന്റെ (re generative feed heating) പ്രാധാന്യമാണ്‌ താഴെ വിവരിക്കുന്നത്‌. 1 കി. ഗ്രാം നീരാവിയിലേക്ക്‌ ആകെ നല്‌കിയിരിക്കുന്ന താപം പരിശോധിക്കുകയാണെങ്കിൽ, പ്രഭരണജലത്തെ സംപൂർണ നിലയിലേക്ക്‌ ചൂടാക്കുക, പിന്നീടതിനെ ബാഷ്‌പീകരിച്ച്‌ നീരാവി ആക്കുക, വീണ്ടും അതിതപ്‌തമാക്കുക എന്നീ മൂന്ന്‌ പ്രവൃത്തികള്‍ക്കായാണ്‌ താപം ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നതെന്ന്‌ വ്യക്തമാകും. മർദം വർധിക്കുന്തോറും മൊത്തം താപത്തിൽ പ്രഭരണജലം ചൂടാക്കുന്നതിനുവേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഭാഗം കൂടിവരികയും ബാഷ്‌പീകരണലീനതാപം (latent heat) കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ ഉയർന്നമർദത്തിൽ പ്രഭരണതാപനം വളരെ പ്രാധാന്യം അർഹിക്കുന്നു. പ്രഭരണജലം വളരെ ലാഭകരമായി ചൂടാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗമാണ്‌ പുനർജനകപ്രഭരണതാപനം. ഈ രീതിയിൽ ടർബൈനിന്റെ പല ഘട്ടങ്ങളിൽനിന്നായി ഏകദേശം 20-30%-ത്തോളെ നീരാവി ചോർത്തിയെടുത്ത്‌ ബോയ്‌ലറിലേക്കു പോകുന്ന ജലം ചൂടാക്കുന്നതിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ താപനരീതി ഒരു പ്രതിക്രമ്യ-പ്രക്രിയയോട്‌ ഏതാണ്ട്‌ അടുത്താണ്‌. കൂടാതെ സംഘനിത്രത്തിലേക്കു പോകുന്ന നീരാവിയുടെ അളവ്‌ കുറയ്‌ക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ ഈ രീതി വളരെ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്തെന്നാൽ വളരെയധികം വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനശേഷിയുള്ള ആവിടർബൈനുകള്‍ നിർമിക്കുന്നതിന്‌ വിലങ്ങുതടിയായി നില്‌ക്കാറുള്ളത്‌ അവസാനഘട്ടത്തിൽ ബ്ലേഡുകളിൽകൂടി പ്രവഹിക്കേണ്ടിവരുന്ന നീരാവിയുടെ കൂടിയ അളവാണ്‌. പുനർജനകതാപനരീതി ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ടർബൈനിൽനിന്ന്‌ ചോർത്തിയെടുക്കുന്ന നിസ്സ്രുതനീരാവി (bled steam) കുറെ പ്രവൃത്തി ചെയ്‌ത്‌ ആകെയുള്ള വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനശേഷി വർധിപ്പിക്കുകയും അതേ സമയം ടർബൈനിന്റെ അവസാനഘട്ടങ്ങളിലേക്ക്‌ ഇത്രയും നീരാവി പ്രവേശിക്കാതിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിനെല്ലാം പുറമേ താപക്ഷമതയിൽ സാരമായ വർധനവ്‌ ഉണ്ടാക്കുവാനും പുനർജനക പ്രഭരണതാപനം സഹായിക്കുന്നു. | പുനർജനകപ്രഭരണതാപനത്തിന്റെ (re generative feed heating) പ്രാധാന്യമാണ്‌ താഴെ വിവരിക്കുന്നത്‌. 1 കി. ഗ്രാം നീരാവിയിലേക്ക്‌ ആകെ നല്‌കിയിരിക്കുന്ന താപം പരിശോധിക്കുകയാണെങ്കിൽ, പ്രഭരണജലത്തെ സംപൂർണ നിലയിലേക്ക്‌ ചൂടാക്കുക, പിന്നീടതിനെ ബാഷ്‌പീകരിച്ച്‌ നീരാവി ആക്കുക, വീണ്ടും അതിതപ്‌തമാക്കുക എന്നീ മൂന്ന്‌ പ്രവൃത്തികള്‍ക്കായാണ്‌ താപം ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നതെന്ന്‌ വ്യക്തമാകും. മർദം വർധിക്കുന്തോറും മൊത്തം താപത്തിൽ പ്രഭരണജലം ചൂടാക്കുന്നതിനുവേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഭാഗം കൂടിവരികയും ബാഷ്‌പീകരണലീനതാപം (latent heat) കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ ഉയർന്നമർദത്തിൽ പ്രഭരണതാപനം വളരെ പ്രാധാന്യം അർഹിക്കുന്നു. പ്രഭരണജലം വളരെ ലാഭകരമായി ചൂടാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗമാണ്‌ പുനർജനകപ്രഭരണതാപനം. ഈ രീതിയിൽ ടർബൈനിന്റെ പല ഘട്ടങ്ങളിൽനിന്നായി ഏകദേശം 20-30%-ത്തോളെ നീരാവി ചോർത്തിയെടുത്ത്‌ ബോയ്‌ലറിലേക്കു പോകുന്ന ജലം ചൂടാക്കുന്നതിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ താപനരീതി ഒരു പ്രതിക്രമ്യ-പ്രക്രിയയോട്‌ ഏതാണ്ട്‌ അടുത്താണ്‌. കൂടാതെ സംഘനിത്രത്തിലേക്കു പോകുന്ന നീരാവിയുടെ അളവ്‌ കുറയ്‌ക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ ഈ രീതി വളരെ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്തെന്നാൽ വളരെയധികം വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനശേഷിയുള്ള ആവിടർബൈനുകള്‍ നിർമിക്കുന്നതിന്‌ വിലങ്ങുതടിയായി നില്‌ക്കാറുള്ളത്‌ അവസാനഘട്ടത്തിൽ ബ്ലേഡുകളിൽകൂടി പ്രവഹിക്കേണ്ടിവരുന്ന നീരാവിയുടെ കൂടിയ അളവാണ്‌. പുനർജനകതാപനരീതി ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ടർബൈനിൽനിന്ന്‌ ചോർത്തിയെടുക്കുന്ന നിസ്സ്രുതനീരാവി (bled steam) കുറെ പ്രവൃത്തി ചെയ്‌ത്‌ ആകെയുള്ള വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനശേഷി വർധിപ്പിക്കുകയും അതേ സമയം ടർബൈനിന്റെ അവസാനഘട്ടങ്ങളിലേക്ക്‌ ഇത്രയും നീരാവി പ്രവേശിക്കാതിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിനെല്ലാം പുറമേ താപക്ഷമതയിൽ സാരമായ വർധനവ്‌ ഉണ്ടാക്കുവാനും പുനർജനക പ്രഭരണതാപനം സഹായിക്കുന്നു. | ||
(ആർ. രവീന്ദ്രന്‍ നായർ) | (ആർ. രവീന്ദ്രന്‍ നായർ) | ||
Current revision as of 08:40, 2 ജൂലൈ 2014
ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍
Steam Power Plants
ഇന്ധനങ്ങള്‍ കത്തുമ്പോഴുണ്ടാകുന്ന താപോർജം ഉപയോഗപ്പെടുത്തി ബോയിലറുകളിൽ നീരാവി ഉത്‌പാദിപ്പിച്ച്‌ ആ നീരാവികൊണ്ട്‌ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന യന്ത്രസജ്ജീകരണം ആണ്‌ ആവിശക്തി പ്ലാന്റ്‌; ആവിവൈദ്യുതസംയന്ത്രം എന്നും ഇതിനെ വിശേഷിപ്പിക്കാം.
ആമുഖം
ലോകത്തിലെ വിദ്യുച്ഛക്ത്യുത്‌പാദനത്തിൽ ഏറിയ പങ്കും തെർമൽ പ്ലാന്റുകളിലാണ്‌ നടക്കുന്നത്‌. ആവിശക്തിപ്ലാന്റുകള്‍, ആന്തരദഹന എന്‍ജിന്‍ പ്ലാന്റുകള്‍ (I.C. Engine plants), ഗ്യൊസ്‌ ടർബൈന്‍ പ്ലാന്റുകള്‍ (Gas turbine plants), അെണുശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ എന്നിവയ്‌ക്കെല്ലാം കൂടിയുള്ള പൊതുനാമമാണ്‌ തെർമൽ പ്ലാന്റ്‌. 2009-ലെ കണക്കുകള്‍ അനുസരിച്ച്‌ ഇന്ത്യയിലെ വിദ്യുച്ഛക്ത്യുത്‌പാദനശേഷി ഏകദേശം 1,47,000 മെഗാവാട്ട്‌ ആണ്‌. ഇതിൽ 112.46%-വും ജലവൈദ്യുതപദ്ധതികളാണ്‌ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നത്‌; കേരളത്തിൽ തെർമൽ പ്ലാന്റുകള്‍ കായംകുളം, ബ്രഹ്മപുരം, നല്ലളം എന്നിവിടങ്ങളിലുണ്ട്‌. വിദ്യുച്ഛക്ത്യുത്‌പാദനം ഏതാണ്ട്‌ കേരളത്തിൽ പൂർണമായും ജലവൈദ്യുതപദ്ധതികളെയാണ്‌ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. മഴക്കുറവ്‌ ജലലഭ്യതയെ ബാധിക്കുന്നതിനാൽ ജലവൈദ്യുതപദ്ധതികളുടെ അനുസ്യൂതപ്രവർത്തനം ഉറപ്പിക്കാവുന്നതല്ല.
ആവിശക്തിപ്ലാന്റുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രധാനപ്പെട്ട ഇന്ധനങ്ങള്‍ കല്‌ക്കരി, പെട്രാളിയം എച്ചകള്‍, വാതകങ്ങള്‍ എന്നിവയാണ്‌. ലോകത്തിലെ ഊർജസ്രാതസ്സുകളിൽ പ്രധാനമായ ഒന്നാണ്‌ കല്‌ക്കരി; പക്ഷേ, ഇന്നത്തെ ഉപഭോഗനിരക്കിൽ കുറെ ക്കൊല്ലം കഴിയുമ്പോള്‍ കല്‌ക്കരി തീരെ ലഭിക്കാത്ത ഒരു സ്ഥിതി വിശേഷം ഉണ്ടായേക്കാമെന്ന്‌ ശാസ്‌ത്രജ്ഞന്മാർ ഭയപ്പെടുന്നു.
ഇപ്പോള്‍ ലഭ്യമായ കണക്കനുസരിച്ച്‌ ഇന്ത്യയിൽ ആകെ 152.678 മെട്രിക്‌ടണ്‍ കല്‌ക്കരി നിക്ഷേപമാണുള്ളത്‌. വേറൊരു പ്രധാനപ്പെട്ട ഇന്ധനമാണ്‌ പെട്രാളിയം. ഇന്ത്യയിലാകെ 33506 കോടി ടണ്‍ പെട്രാളിയം നിക്ഷേപം ഉള്ളതായി കണക്കാക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു (200809). ആസാം, ഗുജറാത്ത്‌, രാജസ്ഥാന്‍, ആന്ധ്രപ്രദേശ്‌ എന്നീ സംസ്ഥാനങ്ങളിലാണ്‌ പെട്രാളിയം പ്രധാനമായും കാണപ്പെടുന്നത്‌. പ്രകൃതിവാതക(Natural gas)മാണ്‌ മറ്റൊരു പ്രധാന ഇന്ധനം; ഇന്ത്യയിൽ മൊത്തം 24086 കോടി ക്യുബിക്‌ മീറ്റർ പ്രകൃതിവാതകം ഉണ്ടെന്നാണ്‌ കണക്ക്‌ (2008-09).
വർഗീകരണം
ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളെ താഴെ പറയുംപ്രകാരം തരംതിരിക്കാം: (1) കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ ശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ (Central station power plants); (2) സംയുക്ത-ആവി-ജലവിദ്യുച്ഛക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ (Combination steam and hydro-electric plants) ; (3) സംയുക്ത ആവിവിദ്യുച്ഛക്തി-ആവി താപന പ്ലാന്റുകള്‍ (Combination Steam Electric and Steam Heating Plants); (4) ഒറ്റതിരിഞ്ഞ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ (Isolated steam power plants).
കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ ശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ ഉത്‌പാദനശേഷി താരതമ്യേന വളരെ കൂടുതലായിരിക്കും. അവ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനത്തിനുവേണ്ടി മാത്രം ഉദ്ദേശിച്ചിട്ടുള്ളവയാണ്‌. സംയുക്ത ആവി-ജല വിദ്യുച്ഛക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ ജലപദ്ധതികള്‍ക്കാണ്‌ പ്രാധാന്യം; ജല-വൈദ്യുതോത്‌പാദനം മതിയാകാതെയോ സാധ്യമാകാതെയോ വരുമ്പോള്‍ മാത്രം ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. സംയുക്ത ആവി-വിദ്യുച്ഛക്തി-ആവിതാപന പ്ലാന്റുകളിലാകട്ടെ, ടർബൈനുകള്‍ പുറത്തുവിടുന്ന ആവി പൂർണമായോ ഭാഗികമായോ താപനപ്രവൃത്തികള്‍ക്കുവേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത്തരം പ്ലാന്റുകളിൽ പലപ്പോഴും വൈദ്യുതി ഒരു ഉപോത്‌പന്നം മാത്രമായിരിക്കും. ഒറ്റതിരിഞ്ഞ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ ഒന്നോ രണ്ടോ കെട്ടിടങ്ങള്‍ക്കോ ഫാക്‌ടറികള്‍ക്കോ ആവശ്യമായ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനത്തിനുവേണ്ടി മാത്രമുള്ള ചെറിയ യൂണിറ്റുകളാണ്‌.
മേൽവിവരിച്ച തരംതിരിക്കലിനുപുറമേ സംഘനനപ്ലാന്റുകള്‍ (Condesing plants), അസംഘനനപ്ലാന്റുകള്‍ (Non-condesing plants)എന്നിങ്ങനെ പൊതുവേ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളെ രണ്ടായി തിരിക്കാറുണ്ട്‌. ടർബൈനുകളിൽനിന്നു വരുന്ന രേചിതനീരാവി (Exhaust steam) സംഘനിത്രങ്ങളിൽ (Condensers) വച്ച്‌ സംഘനനം ചെയ്‌തു വീണ്ടും ബോയിലറുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതരം പ്ലാന്റുകളെ സംഘനനപ്ലാന്റുകള്‍ എന്നു പറയുന്നു; ഇവയിൽ പിന്‍മർദം (Back pressure) വളരെ കുറഞ്ഞിരിക്കും കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ പ്ലാന്റുകള്‍ സാധാരണമായി സംഘനന വിഭാഗത്തിൽപ്പെടുന്നവ ആയിരിക്കും. സംഘനനം നടത്താതെ, നീരാവി പുറത്തേക്കു വിടുകയോ മറ്റാവശ്യങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഉപയോഗിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നതരം പ്ലാന്റുകളാണ്‌ അസംഘനന പ്ലാന്റുകള്‍. ഇവയിലെ പിന്‍മർദം അന്തരീക്ഷമർദത്തിനോട്‌ തുല്യമോ അതിനോട്‌ വളരെ അടുത്തതോ ആയിരിക്കും.
കല്‌ക്കരി ഇന്ധനമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു കേന്ദ്രസ്ഥാനീയ ആവിശക്തി പ്ലാന്റിന്റെ ഏകദേശരൂപമാണ്‌ ചി. 1-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്നത്‌. ഇത്തരമൊരു പ്ലാന്റിന്റെ യന്ത്രസജ്ജീകരണങ്ങളിൽ നല്ലൊരു ഭാഗം കല്‌ക്കരി കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിന്‌ ഉപയോഗിക്കേണ്ടിവരുന്നു.
വളരെ വലിയ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ പലപ്പോഴും കല്‌ക്കരി പൊടിച്ചശേഷമാണ്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ഈ രീതി മറ്റു രീതികളെ അപേക്ഷിച്ച്‌ പ്രയാസകരവും ചെലവുകൂടിയതുമാണ്‌. എങ്കിലും ചില മേന്മകള്‍ ഉള്ളതുകൊണ്ട്‌ പലപ്പോഴും ഈ രീതി ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്‌.
പൊടിക്കാതെയും കല്‌ക്കരി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്‌. കല്‌ക്കരി പൊടിക്കാതെ നേരിട്ട്‌ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു പ്ലാന്റാണ്‌ ചി. 1-ൽ ഉള്ളത്‌. കണ്‍വേയർവഴി ഹോപ്പറിൽ (8) എത്തുന്ന കല്‌ക്കരി അവിടെനിന്ന്‌ ട്രാവലിങ്ങ്‌ ഗ്രറ്റ്‌ സ്‌റ്റോക്കറിലേക്ക്‌ (9) വീഴുന്നു; തുടർച്ചയായി ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ചങ്ങലകളിന്മേൽ വിലങ്ങനെ ഇരുമ്പഴികള്‍ ഘടിപ്പിച്ചതാണ്‌ ഈ സ്റ്റോക്കർ. ഹോപ്പറിൽനിന്ന്‌ ഒരറ്റത്ത്‌ വീഴുന്ന കല്‌ക്കരി ഗ്രറ്റ്‌ സ്റ്റോക്കർ ചലിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്‌ സഞ്ചരിച്ച്‌ മറ്റേ അറ്റത്ത്‌ എത്തുമ്പോഴേക്കും പൂർണമായി ജ്വലിച്ചുകഴിഞ്ഞിരിക്കും. അവശേഷിക്കുന്ന ചാമ്പൽ ചൂളയുടെ അടിഭാഗത്തുള്ള ചാമ്പൽക്കുഴിയിൽ (ash pit) വീഴുന്നു.
ഇങ്ങനെവീഴുന്ന ചാമ്പൽ നീക്കംചെയ്യുന്നതുതന്നെ ഒരു വലിയ പ്രശ്‌നമാണ്‌. ഇടവിട്ടു പ്രവർത്തിക്കുന്നതോ തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതോ ആയ ചാമ്പൽ നിർമാർജനവ്യൂഹങ്ങള്‍ (ash disposal systems) കല്‌ക്കരി ഉപയോഗിക്കുന്ന എല്ലാ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിലും ഉണ്ടായിരിക്കും. ചൂളയിൽനിന്ന്‌ നീക്കംചെയ്യുന്ന ചാമ്പൽ കണ്‍വേയർവഴിയായി ചാമ്പൽസംഭരണസ്ഥലത്ത്‌ എത്തിച്ചതിനുശേഷം അവിടെനിന്ന്‌ സൗകര്യം പോലെ മറ്റുമാർഗങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച്‌ നിർമാർജനം ചെയ്യുന്നു.
ഉത്‌പാദനക്രിയ
കല്‌ക്കരിയുടെ ദഹനഫലമായി ഉണ്ടാകുന്ന ചൂടുപിടിച്ച വാതകങ്ങള്‍ ചൂളയിൽ നിന്ന് മേല്‌പോട്ടുയരുന്നു. പോകുന്ന വഴിയിൽ ബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകള്‍ (evaporator tubes), (13) അെതിതാപകക്കുഴലുകള്‍ (15) (super heater tubes) പുനർ താപകക്കുഴലുകള്‍, (16) (re heater tubes)എക്കണോമൈസർ (economiser) (12) വായുമുന്‍താപകം (air pre heater) (17) എന്നിവയിലൂടെയെല്ലാം ഈ വാതകങ്ങള്‍ കടന്നു പോകുന്നു. അപ്പോള്‍ അവയിൽ അടങ്ങിയിട്ടുള്ള താപത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും ഈ ഉപകരണങ്ങള്‍ അവശോഷണം ചെയ്യുന്നു. ചൂളയിലെ ദഹനത്തിന്റെ കാര്യക്ഷമത വർധിപ്പിക്കുന്നതിനുവേണ്ടി ഒരു സുശക്ത പ്രവാതഫാന്‍ (6) (forced draught fan) ഉപയോഗിച്ചാണ്‌ അന്തരീക്ഷവായുവിനെ ചൂളയിലേക്ക്‌ പ്രവഹിപ്പിക്കുന്നത്‌. ചൂളയിൽ എത്തുന്നതിനുമുമ്പായി "വായു മുന്‍താപക'ത്തിൽകൂടി കടന്നുപോകുന്നതുകൊണ്ട്‌ ഈ വായുവിന്റെ താപനില വർധിക്കുകയും തന്മൂലം ജ്വലനം സുസാധ്യമായിത്തീരുകയും ചെയ്യുന്നു. ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ പ്രവർത്തനത്തിന്‌ വായു മുന്‍താപകങ്ങള്‍ അനിവാര്യമല്ല. എങ്കിലും അവ ഉപയോഗിക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ പുകക്കുഴലിൽകൂടി പുറത്തുപോകുന്ന വാതകങ്ങളിൽനിന്ന്‌ നഷ്‌ടപ്പെടാവുന്ന താപത്തിൽ കുറച്ചെങ്കിലും വീണ്ടെടുക്കുന്നതിനും ദഹനക്ഷമത (combustion efficiency) വർധിപ്പിക്കുന്നതിനും സാധിക്കുന്നു. അതുമൂലം പ്ലാന്റിന്റെ താപക്ഷമത കൂടുകയും ബോയിലറിന്റെ നീരാവി ഉത്‌പാദനശേഷി വർധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. താപോർജം കഴിയുന്നത്ര കൈമാറ്റം ചെയ്‌തുകഴിഞ്ഞ വാതകങ്ങള്‍ ഒരു പ്രരിതപ്രവാതഫാനിൽ (10) എത്തുകയും അവിടെനിന്ന്‌ പുകക്കുഴൽവഴി (11) പുറത്തുപോവുകയും ചെയ്യുന്നു. സ്വാഭാവികപ്രവാതം (natural draught) സൃഷ്‌ടിക്കുകയാണ്‌ പുകക്കുഴലിന്റെ പ്രധാന ധർമം. വാതകങ്ങള്‍ തുടർച്ചയായി പ്രവഹിക്കുന്നതിനാവശ്യമായ ചെറിയ മർദവ്യത്യാസത്തിനാണ്‌ പ്രവാതം (draught)എന്ന്‌ ഇവിടെ പറയുന്നത്‌. സുശക്തപ്രവാതഫാന്‍, പ്രരിതപ്രവാതഫാന്‍, പുകക്കുഴൽ എന്നിവ ചേർന്നാണ്‌ വേണ്ടത്ര പ്രവാതം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നത്‌.
ടർബൈനിൽ നിന്ന് സംഘനിത്രത്തിലേക്ക്‌ (4) വരുന്ന നീരാവി അവിടെവച്ച്‌ തണുത്ത്‌ വെള്ളമായിത്തീരുന്നു. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു പ്രധാന സംഘനനപമ്പ്‌ (37) ഈ വെള്ളം പമ്പുചെയ്‌ത്‌ വീണ്ടും ബോയിലറിലേക്ക്‌ കടത്തിവിടുന്നു. മാർഗമധ്യേ ചില പ്രഭരണജലതാപകങ്ങളിൽ വച്ച്‌ (feed water heaters) ടർബൈനിൽനിന്ന്‌ ചോർത്തിയെടുത്ത നീരാവി ഉപയോഗിച്ച്‌ ഈ ജലം തപിപ്പിക്കുന്നു. ആദ്യത്തെ നിമ്‌ന മർദ താപകത്തിൽ (30) (low pressure heater) നിന്ന് രണ്ടാമത്തെ നിർവാതന താപകത്തിലേക്ക്‌ (19) (deaerating heater) കടക്കുന്ന ജലത്തിൽ അടങ്ങിയിരിക്കാനിടയുള്ള വായു അവിടെ വച്ച്‌ വേർതിരിച്ച്‌ പുറത്തുകളയുന്നു. പിന്നീട്‌ ബോയിലർ പ്രഭരണപമ്പ്‌ (20) (boiler feed pump) ഈ ജലത്തെ ഇടമർദതാപകം (22) (intermediate pressure heater), ഉച്ചമർദ താപകം (25) (high pressure heater) എന്നിവയിൽകൂടി പമ്പു ചെയ്‌ത്‌ അവസാനം എക്കണോമൈസറിൽ എത്തിക്കുന്നു. ഫ്‌ളൂ വാതകങ്ങളിൽ (flue gases) കൂടി നഷ്‌ടപ്പെടാനിടയുള്ള താപത്തിൽ കഴിയുന്നത്ര ഭാഗം വീണ്ടെടുക്കുകയാണ്‌ എക്കണോമൈസറിന്റെ ധർമം. അവിടെനിന്ന്‌ ജലം ബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകളിൽ എത്തുന്നു. ഈ കുഴലുകളിൽവച്ചാണ്‌ ആവശ്യമായ ലീനതാപം സ്വീകരിച്ച്‌ ജലം നീരാവി ആയി രൂപാന്തരം പ്രാപിക്കുന്നത്‌. ഈ നീരാവി ഡ്രമ്മിൽ (14) ശേഖരിക്കപ്പെടുകയും അവിടെനിന്ന്‌ വീണ്ടും അതിതാപകക്കുഴലുകളിൽകൂടി കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ കൂടുതൽ താപം സ്വീകരിച്ച്‌ അതിതപ്‌തമായിത്തീരുകയും (superheated) ചെയ്യുന്നു. ഇപ്രകാരം അതിതപ്‌തമായ നീരാവിയാണ്‌ ടർബൈനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. നനവുള്ള നീരാവി (wet steamമാ) ടർബൈനുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌ തീരെ നന്നല്ല; എന്തെന്നാൽ ടർബൈന്‍ ക്ഷമത (turbine efficiency) കുറയ്‌ക്കുന്നതിനു പുറമേ, നീരാവിയിലെ ജലാംശം ബ്ലേഡുകളുടെ (blades) അപരദനത്തിനും (erosion) കാരണമായിത്തീരും.
ഊർജപരിവർത്തനം
ടർബൈനുകള്‍ നീരാവിയിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന താപോർജത്തെ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ യാന്ത്രികോർജമായി മാറ്റുന്നു. ഈ പരിവർത്തനത്തിന്റെ ആദ്യപടിയെന്നനിലയിൽ നോസിലുകളിൽവച്ച്‌ താപോർജം ഗതികോർജമായി (Kinetic energy) മാറുന്നു. അതായത്‌ ഉയർന്ന പ്രവേഗ(velocity)ത്തോടുകൂടിയാണ്‌ നീരാവി നോസിലുകളിൽനിന്ന്‌ പുറത്തുവരുന്നത്‌. ഇപ്രകാരം ഉന്നതപ്രവേഗത്തിലുള്ള നീരാവി റോട്ടറിലുള്ള (rotor) ബ്ലേഡുകളിൽതട്ടി റോട്ടർ തിരിയുന്നു. അങ്ങനെ നീരാവിയുടെ ഗതികോർജം യാന്ത്രികോർജമായി രൂപാന്തരപ്പെടുന്നു. താപോർജം യാന്ത്രികോർജമായി മാറുന്ന ഈ പ്രവൃത്തി പല ഘട്ടങ്ങളിലായിട്ടാണ്‌ സാധാരണ നടത്തുന്നത്‌. ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ആവിശക്തി പ്ലാന്റിൽ ഉച്ചമർദ ടർബൈനിൽ (high pressure turbine) നിന്ന് വരുന്ന നീരാവി ബോയിലറിലെ പുനർതാപകക്കുഴലിൽകൂടി കടത്തിവിട്ട്‌ അതിതപ്‌തമാക്കിയതിനുശേഷമാണ്‌ വീണ്ടും നിമ്‌നമർദ ടർബൈനിൽ (low pressure turbine) ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. നിമ്‌നമർദ ടർബൈനിൽനിന്നു വരുന്ന നീരാവി സംഘനിത്രത്തിൽ പ്രവേശിച്ച്‌ മുമ്പു വിവരിച്ച പ്രവർത്തനചക്രം ആവർത്തിക്കുന്നു. ചോർച്ചമുഖേനയും മറ്റും കുറേ ജലം നഷ്‌ടപ്പെടാന്‍ ഇടയുള്ളതുകൊണ്ട്‌ പ്ലാന്റ്‌ തുടർച്ചയായി പ്രവർത്തിക്കുന്നതിന്‌ കുറേ നികത്തൽജലം (make-up water) ആവശ്യമാണ്‌. ചിത്രത്തിൽ 29 എന്നടയാളപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന ഭാഗത്തുകൂടി ഈ ജലം പ്ലാന്റ്‌ പരിപഥത്തിൽ (plant circuit) പ്രവേശിക്കുന്നു.
മേൽ വിവരിച്ച ആവിശക്തി പ്ലാന്റിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സംഘനിത്രം മിശ്രണവിഭാഗത്തിൽ(mixing type)പ്പെട്ട ഒന്നാണ്‌. അതായത്‌ നീരാവി ശീതനജലവുമായി (cooling water) കലരുന്നു. ചിലയിനം സംഘനിത്രങ്ങളിൽ ഇപ്രകാരം കലരുന്നില്ല. അത്തരം സംഘനിത്രങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ശീതനജലത്തിന്‌ പ്രഭരണജലത്തിൽ ചെയ്യേണ്ടിവരുന്നതുപോലെയുള്ള ശുദ്ധീകരണ പ്രക്രിയ ആവശ്യമായിവരുന്നില്ല. അതുകൊണ്ട്‌ നദീതീരങ്ങളിൽ സ്ഥാപിക്കുന്ന പ്ലാന്റുകളിലും മറ്റും നദിയിൽനിന്നുള്ള വെള്ളം നേരിട്ട്‌ ശീതനജലമായി ഉപയോഗിക്കാം. വെള്ളം അത്രതന്നെ സുലഭമല്ലാത്ത സ്ഥലങ്ങളിലാകട്ടെ, ഒരിക്കൽ ഉപയോഗിച്ച ശീതനജലംതന്നെ ശീതനടവറുകളുടെ (cooling towers) സെഹായത്തോടെ തണുപ്പിച്ച്‌ വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യാം.
ഊർജപ്രവാഹപഥം
നീരാവി ടർബൈനുകളെ നേരിട്ട്‌ വൈദ്യുതജനറേറ്റുകളുമായി (electric generators) ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കും. ഈ ജനറേറ്റുകളാണ്‌ ടർബൈന്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന യാന്ത്രികോർജം സ്വീകരിച്ച്‌ വൈദ്യുതോർജമാക്കി മാറ്റുന്നത്‌. ഇങ്ങനെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന വൈദ്യുതി ഉന്നതവോള്‍ട്ടതയിലേക്ക്‌ (high voltage) ഉയർത്തിയതിനുശേഷമാണ്‌ ദൂരെയുള്ള സ്ഥലങ്ങളിലേക്ക്‌ പ്രഷണം (transmit) ചെയ്യുന്നത്‌. ഉന്നത വോള്‍ട്ടതയുള്ള വൈദ്യുതി പ്രഷണം ചെയ്യുമ്പോള്‍ ഊർജനഷ്‌ടം താരതമ്യേന കുറയുന്നതാണ്‌ ഇതിനുകാരണം. ചി. 2-ൽ ഒരു ആവിശക്തി പ്ലാന്റിലെ ഊർജപ്രവാഹപഥം (path of energy flow) കാണിച്ചിരിക്കുന്നതു നോക്കുക.
ഇരുപതാം ശ.-ത്തിന്റെ ആരംഭത്തോടുകൂടി ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ പ്രവർത്തനരീതിയിൽ വിപ്ലവാങ്ങകങ്ങളായ പല പരിവർത്തനങ്ങളും വന്നതിന്റെ ഫലമായി ശരാശരി താപക്ഷമതയിൽ ഗണ്യമായ വർധനവ്‌ അനുഭവപ്പെടുകയുണ്ടായി. അതുവരെ ഒരു കി. ഗ്രാം കല്‌ക്കരിയിൽനിന്ന്‌ പരമാവധി ഒരു കിലോ വാട്ട്‌ മണിക്കൂർ വൈദ്യുതോർജത്തിൽ കൂടുതൽ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുവാന്‍ കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല. എന്നാൽ 1950-ആയപ്പോഴേക്കും നല്ല രീതിയിൽ സംവിധാനം ചെയ്‌ത ആവിശക്തിപ്ലാന്റുകളിൽനിന്ന്‌ ഒരു കി.ഗ്രാം കല്‌ക്കരിക്ക്‌ 3 കിലോവാട്ട്‌ മണിക്കൂർ വിദ്യുച്ഛക്തി എന്ന തോതുവരെ ഉത്‌പാദനം വർധിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധിച്ചു.
അണുശക്തി പ്‌ളാന്റുകള്‍ (Nuclear power plants)
അണുശക്തി ഉപയോഗിച്ച്‌ വൈദ്യുതോത്‌പാദനം സാധ്യമാണെന്നു വന്നത്‌ രണ്ടാംലോകയുദ്ധത്തിനുശേഷമാണ്‌. ഇതേത്തുടർന്ന്‌ അണുഭേദനം (nuclear fission) കൊണ്ട്‌ ഉണ്ടാകുന്ന ഊർജം ഉപയോഗിച്ച്‌ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന പ്ലാന്റുകള്‍ ലോകത്തിന്റെ പല ഭാഗങ്ങളിലും നിലവിൽവന്നു. ഇവയാണ്‌ അണുശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ എന്ന പേരിൽ അറിയപ്പെടുന്നത്‌. ഊർജത്തിന്റെ ഉറവിടം വ്യത്യസ്‌തമാണെന്നതൊഴിച്ചാൽ, ആവിശക്തിപ്ലാന്റുകളുമായി ഇവയ്‌ക്ക്‌ സാരമായ വ്യത്യാസങ്ങള്‍ ഒന്നുംതന്നെയില്ല. ആവിശക്തിപ്ലാന്റിലെ ബോയിലറിന്റെ ചൂളയുടെ സ്ഥാനത്ത്‌ അണുശക്തി പ്ലാന്റിൽ ഒരു ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്‌റ്ററാണുള്ളത്‌. ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്‌റ്ററിൽ അണുഭേദനം നടക്കുമ്പോള്‍ താപോർജം ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. (നോ: അണു; അണുറിയാക്‌റ്റർ)
ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്‌റ്റിൽ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന താപം നീരാവി ഉണ്ടാക്കുന്നതിന്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നു. (ചി.3). റിയാക്‌റ്ററിൽനിന്ന്‌ താപം നീരാവി ജനറേറ്ററിൽ (steam generator) എത്തിക്കുന്ന മാധ്യമത്തെ ശീതകം (coolant)എന്നാണ്‌ വിളിക്കുന്നത്‌. റിയാക്‌റ്ററുകളിൽ സാധാരണ ഉപയോഗിച്ചുവരുന്ന ശീതകങ്ങളിൽ പ്രധാനപ്പെട്ടവ വാതകങ്ങള്‍, ഘനജലം (heavy water), സാധാരണജലം, ദ്രാവകരൂപത്തിലുള്ള ലോഹങ്ങള്‍ എന്നിവയാണ്‌. ഇങ്ങനെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന നീരാവി ഉപയോഗിച്ച്‌ സാധാരണ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിലെപ്പോലെതന്നെ ആവിടർബൈനുകള്‍ പ്രവർത്തിക്കുകയും അവയുമായി ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന വൈദ്യുത ജനറേറ്ററുകള്‍ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.
അണുശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ എച്ചം ക്രമേണ വർധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്‌. 2005-ൽ ലോകത്തിലെ അണുശക്തി പ്ലാന്റുകളുടെ ആകെ എച്ചം ഏകദേശം 280 എന്നും ഇവയ്‌ക്കെല്ലാംകൂടിയുള്ള മൊത്തം ഉത്‌പാദനശേഷി ഉദ്ദേശം 1,30,000 മെഗാവാട്ട്‌ എന്നും കണക്കാക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്‌.
ദ്വിബാഷ്‌പീയ പ്‌ളാന്റുകള്‍ (Binary Vapour Plants)
ശക്തിപ്ലാന്റുകളുടെ പരമാവധി ക്ഷമത കൂട്ടുന്നതിന്‌ ഉയർന്നതാപനില കഴിയുന്നത്ര വർധിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്‌. ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ നീരാവിയുടെ താപനില വർധിക്കുന്നതനുസരിച്ച്‌ ബോയിലറിലെ മർദവും ഉയർത്തേണ്ടതായി വരുന്നു. എന്നാൽ ഉന്നത താപനിലയിൽ നീരാവിയുടെ സ്ഥാനത്ത്‌ രസബാഷ്‌പം ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ ഉയർന്നമർദത്തിൽ വർധനവുണ്ടാകാതെ തന്നെ താപനില വർധിപ്പിക്കുവാന്‍ സാധിക്കുന്നു. ഈ രസബാഷ്‌പത്തിന്‌ സംഘനനം നടക്കുമ്പോള്‍ വിസർജിക്കുന്ന ലീനതാപം ഉപയോഗിച്ച്‌ താരതമ്യേന താഴ്‌ന്ന താപനിലയിൽ അതിതപ്‌തനീരാവി സൃഷ്‌ടിക്കാനും കഴിയുന്നു. ഇങ്ങനെ രണ്ടുതരം ബാഷ്‌പങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചു പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശക്ത്യുത്‌പാദനകേന്ദ്രങ്ങളെ ദ്വിബാഷ്‌പീയ പ്ലാന്റുകള്‍ എന്നു പറയാം. ഇവയിൽ ഒരേസമയം രണ്ടു ചക്രങ്ങള്‍ (cycle) ഉപയോഗിക്കുന്നു. രാസബാഷ്‌പം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉന്നത താപനിലയിലുള്ള റാങ്കൈന്‍ ചക്രമാണ്‌ (Rankine cycle) ഒന്ന്‌; മറ്റേത്‌ സാധാരണ നീരാവി ചക്രവും.
ചിത്രം 4-ൽ ഒരു ദ്വിബാഷ്‌പീയ പ്ലാന്റിന്റെ ബാഹ്യരൂപം കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. രസബോയിലറിന്റെ (mercury boiler) ചൂളയിൽ നിന്നുയരുന്ന ചൂടുപിടിച്ച വാതകങ്ങള്‍ ആദ്യം രസബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകളെയും (1) പിന്നീട്‌ നീരാവി അതിതാപകക്കുഴലുകളെയും (Steam super heater tubes) (2) തെപിപ്പിക്കുന്നു. ദ്രാവകരസതാപകത്തിൽ (liquid mercury heater) (3) നിന്ന് ബാഷ്‌പീകരണക്കുഴലുകളിലേക്കു വരുന്ന രസം ഈ താപം സ്വീകരിച്ച്‌ ബാഷ്‌പീഭവിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന രസബാഷ്‌പം രസടർബൈനിൽ (10) (Mercury turbine) വികസിച്ച്‌ ശക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നു. അതിനുശേഷം ഒരു സംഘനിത്രത്തിലേക്ക്‌ വിസർജിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. പ്രത്യേകരൂപത്തിലുള്ള ഈ സംഘനിത്രം നീരാവി ഉല്‌പാദിപ്പിക്കുന്നതിനാൽ ഇതിനെ സംഘനിത്ര-ബോയിലർ (condenser boiler) (9) എന്നും വിളിക്കാറുണ്ട്‌. സംഘനനം നടക്കുന്ന രസബാഷ്‌പം വമിക്കുന്ന ലീനതാപം ഉപയോഗപ്പെടുത്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്ന നീരാവി വീണ്ടും രസബോയിലറിലെ അതിതാപകത്തിൽവച്ച്‌ അതിതപ്‌തമായിത്തീരുന്നു. പിന്നീടത്‌ നീരാവിടർബൈനുകളിൽ (5) പ്രവേശിച്ച്‌ സാധാരണപോലെ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനം നിർവഹിക്കുന്നു. അവിടെനിന്ന്‌ സംഘനിത്രത്തിൽ (6) വന്നു തണുത്ത്‌ ജലമായിത്തീരുന്നു. ജലപ്രഭരണപമ്പ്‌ ഈ വെള്ളം വീണ്ടും സംഘനിത്ര-ബോയിലറിൽ എത്തിക്കുന്നു.
ദ്വിബാഷ്‌പീയ ചക്രം ഉപയോഗിക്കുമ്പോള്‍ താരതമ്യേന ഉയർന്ന ക്ഷമത കൈവരിക്കുവാന്‍ കഴിയുന്നുണ്ട്‌; എങ്കിലും ഇത്തരം പ്ലാന്റുകളിൽ പല പുതിയ പ്രശ്‌നങ്ങളും നേരിടേണ്ടതായി വരുന്നു. തന്മൂലം ഇവ അടുത്ത കാലത്ത്‌ ഉപയോഗിക്കാറില്ല. പകരം ചി. 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുമാതിരിയുള്ള ഉന്നതമർദ നീരാവി പ്ലാന്റുകളാണ്‌ ഇപ്പോള്‍ പ്രചാരത്തിലുള്ളത്‌.
സംയുക്ത നീരാവി-ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ ചക്രങ്ങള്‍
സംയുക്ത നീരാവി-ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ ചക്രങ്ങള്‍. പല ഉപയോഗങ്ങള്‍ക്കും ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ ശക്തി പ്ലാന്റുകള്‍ പ്രത്യേകം അനുയോജ്യമാണ്‌; മാത്രമല്ല, ശീതനജലത്തിന്റെ അഭാവത്തിൽ സംഘനനവിഭാഗത്തിൽപ്പെട്ട നീരാവിപ്ലാന്റുകള്‍ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുക സാധ്യവുമല്ല. അതുകൊണ്ട്‌ പലപ്പോഴും ആവിശക്തി ചക്രവുമായി സംയോജിപ്പിച്ച്‌ ഗ്യാസ്‌ ടർബൈനുകള്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌ നന്നായിരിക്കും. ഗ്യാസ്‌ ടർബൈനുകളിൽ ഉപയോഗിച്ചശേഷം പുറത്തുവരുന്ന രേചിത വാതകങ്ങളുടെ (Exhaust gases) താപനില ഏകദേശം 450മ്പഇ മുതൽ 540മ്പഇ വരെയായി ഉയർന്നിരിക്കും; മാത്രമല്ല ഇവയിൽ 16-%ത്തോളം ഓക്‌സിജന്‍ ഉണ്ടായിരിക്കുകയും ചെയ്യും. സാധാരണ ഗ്യാസ്‌ ടർബൈന്‍ പ്ലാന്റിൽ ഈ വാതകങ്ങള്‍ അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക്‌ നിർഗമിക്കുകയാണ്‌ ചെയ്യുന്നത്‌. എന്നാൽ ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന തരം സംയുക്തപ്ലാന്റിൽ ഇവ ബോയ്‌ലറിലേക്കാവശ്യമുള്ള മുന്‍കൂട്ടി തപിപ്പിച്ച വായുവായി (preheated) ഉപയോഗിക്കുന്നു. തന്മൂലം മൊത്തം താപക്ഷമതയിൽ 5%-ത്തോളമെങ്കിലും വർധനവുണ്ടാക്കാന്‍ സാധിക്കുന്നു.
വ്യാവസായിക ആവിപ്‌ളാന്റുകള്‍ (Industrial Steam Plants)
വ്യവസയാശാലകളിൽ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനത്തിനുപുറമേ താപന പ്രവൃത്തികള്‍ക്കും മറ്റുമായി നീരാവി ആവശ്യമുണ്ട്‌. അങ്ങനെയുള്ള സന്ദർഭങ്ങളിൽ രണ്ടിനും പറ്റിയ വിധത്തിലുള്ള സംവിധാനക്രമം സ്വീകരിക്കേണ്ടിവരുന്നു. ചി. 6-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്ന വ്യാവസായിക ആവി പ്ലാന്റിന്റെ പ്രവാഹ-ആരേഖത്തിൽ (Flow diagram) രണ്ട്‌ ടർബൈനുകള്‍ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതു നോക്കുക. ഇവയിൽ ഒന്ന്‌ സംഘനന ടർബൈനും മറ്റേത്‌ അസംഘനന ടർബൈനുമാണ്‌. അസംഘനന ടർബൈനിൽനിന്ന്‌ പുറത്തുവരുന്ന നീരാവിയാണ്‌ താപനപ്രവൃത്തികള്‍ക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. ഈ ടർബൈനിന്റെ വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനം ആവശ്യത്തിനുമതിയാകാതെ വരുമ്പോള്‍ ഭാഗികമായി സംഘനന ടർബൈന്‍ പ്രവർത്തിപ്പിച്ച്‌ കുറവു നികത്തുന്നു. താപന പ്രക്രിയകള്‍ക്കുള്ള നീരാവി മതിയാകാതെ വരികയും എന്നാൽ വിദ്യുച്ഛക്തിയുടെ ആവശ്യം വർധിക്കാതെ ഇരിക്കുകയും ചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ അസംഘനന ടർബൈന്‍ മാത്രം പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നു. പോരാതെവരുന്ന നീരാവി മർദശോഷണവാൽവിൽ (Pressure reducing valve) കൂടി ബോയിലറിൽനിന്ന്‌ നേരിട്ട്‌ സ്വീകരിക്കുന്നു.
പ്രവർത്തനരീതി
ഇന്ധനത്തിൽ അന്തർലീനമായ ഊർജം ബോയ്‌ലറിൽവച്ച്‌ നീരാവിയിലേക്ക്‌ കൈമാറ്റം ചെയ്യുക, സംഘനിത്രത്തിൽവച്ച്‌ നീരാവിയിൽനിന്ന്‌ താപം വിസർജിക്കപ്പെടുക തുടങ്ങിയ പല പ്രക്രിയകളും ഉള്‍പ്പെടുന്ന ഒരു പ്രവർത്തനചക്രം അനുസരിച്ചാണ്‌ എല്ലാ ആവി പ്ലാന്റുകളും പ്രവർത്തിക്കുന്നത്‌. എളുപ്പത്തിനുവേണ്ടി ലഘുവായ ഒരു റാങ്കൈന്‍ ചക്രമനുസരിച്ചാണ്‌ ഇവ പ്രവർത്തിക്കുന്നതെന്ന്‌ സങ്കല്‌പിക്കാം. വില്യം-ജോണ്‍മക്‌പോണ്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രമനുസരിച്ചാണ്‌ ഇവ പ്രവർത്തിയ്‌ക്കുന്നതെന്ന്‌ സങ്കല്‌പിക്കാം. വില്യം-ജോണ്‍ മക്‌പോണ്‍ റാങ്കൈന്‍ (1820-70) എന്ന സ്‌കോട്ടിഷ്‌ എന്‍ജിനീയറുടെ നാമധേയത്തിൽനിന്നാണ്‌ ഈ ചക്രത്തിന്‌ ഇങ്ങനെ പേരു ലഭിച്ചത്‌. ഒരു ലഘുറാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ മർദവ്യാപ്‌ത ആരേഖം (pressure volume diagram), താപനില-എന്‍ട്രാപി ആരേഖം (Temperature Entropy Diagram), മോളിയർ ആരേഖം (Mollier Diagram) എന്നിവ ചി. 7-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.
പ്രഭരണപമ്പിൽ (Feed pump) വച്ച്‌ ജലം മർദിക്കപ്പെടുന്നത്‌ ചിത്രത്തിൽ മയ എന്നു കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. യല എന്നത്‌ പ്രഭരണതാപകത്തിലോ ബോയിലറിലോ വച്ച്‌ ജലത്തിന്റെ താപനില സംപൂർണതാപനിലയിൽ (saturation temperature) എത്തിച്ചേരുന്ന പ്രക്രിയയെ പ്രതിനിധാനം ചെയ്യുന്നു. രറ ബോയ്‌ലറിലെ ജലത്തിന്റെ ബാഷ്‌പീകരണത്തെ കുറിക്കുന്നു; റല അതിതാപനത്തെയും ലള ആവി ടർബൈനിലെ നീരാവിയുടെ വികാസത്തെയുമാണ്‌ കാണിക്കുന്നത്‌; ളമ രേചന നീരാവി സംഘനിത്രത്തിൽക്കൂടി കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ സംഭവിക്കുന്ന സംഘനന പ്രക്രിയയെ കുറിക്കുന്നു. മേല്‌പറഞ്ഞ പ്രക്രിയകളെല്ലാം ആദർശപരമായ (ideal) ഒരു ചക്രത്തിൽ പ്രതിക്രമ്യമായിരിക്കും (reversible). അപ്പോള്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ മർദവ്യാപ്‌തചിത്രത്തിലെ വിസ്‌തീർണം യാന്ത്രികപ്രവൃത്തിയെ (കി. ഗ്രാം മീ. മാത്രയിൽ) പ്രതിനിധീകരിക്കും. (Preversible) അപ്പോള്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ മർദ വ്യാപ്‌ത ചിത്രത്തിലെ വിസ്‌തീർണം യാന്ത്രികപ്രവൃത്തിയെ (കി. ഗ്രാം മീ. മാത്രയിൽ) പ്രതിനിധീകരിക്കാം. റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ താപക്ഷമത (thermal efficiency) താഴെ പറയും പ്രകാരം കണക്കാക്കാം.
ഇവിടെ 'n' എന്നത്‌ താപക്ഷമതയെ കുറിക്കുന്നു.
സ്ഥായിപ്രവാഹ പ്രക്രിയയിൽ (steady flow process) നല്‌കിയ താപവും ഉപേക്ഷിച്ച താപവും എന്‍ഥാൽപിയിൽ (Enthalpy) വരുന്ന വ്യത്യസത്തിനു തുല്യമാണെന്ന വസ്‌തുത കണക്കിലെടുത്തുകൊണ്ട്‌ ഈ സമവാക്യം താഴെചേർക്കും പ്രകാരം എഴുതാം.
ഇവിടെ, ha, hb, he, hf എന്നിവ യഥാക്രമം a b c f എന്നീ ബിന്ദുക്കളിലെ എന്‍ഥാൽപിയെ കുറിക്കുന്നു. പ്രഭരണപമ്പ്‌ ചെയ്യുന്ന പ്രവൃത്തി പരിഗണിക്കാതെ തള്ളിക്കളയുകയാണെങ്കിൽ ക്ഷമതയുടെ സമവാക്യം വീണ്ടും മാറ്റിയെഴുതാം. അതായത്‌
ചിത്രം 7-ലെ താപനില-എന്‍ട്രാപി ആരേഖം പരിശോധിക്കുമ്പോള്‍ ഒരു കാര്യം വ്യക്തമാകും. മ യ ര റ ല ള ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന വിസ്‌തീർണവും തദ്വാരാ റാങ്കൈന്‍ചക്രത്തിൽ ചെയ്യപ്പെടുന്ന പ്രവൃത്തിയുടെ അളവും വർധിപ്പിക്കണമെന്നുണ്ടെങ്കിൽ ഒന്നുകിൽ ബോയിലറിലെ മർദം കൂട്ടണം (അപ്പോള്‍ c d e മുകളിലോട്ടു മാറുന്നു); അല്ലെങ്കിൽ നീരാവിയുടെ താപനില ഉയർത്തണം (അതായത്‌ e യുടെ സ്ഥാനം മാറുകയും e f രേഖ വലത്തോട്ട്‌ സഞ്ചരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു); അതുമല്ലെങ്കിൽ, സംഘനിത്രമർദം കുറയ്‌ക്കണം (അപ്പോള്‍ a h രേഖ താഴോട്ടു മാറുന്നു). ഇതിൽ അവസാനത്തെ മാർഗമാണ്‌ ഏറ്റവും ഗുണകരം; എന്തെന്നാൽ നീരാവി ഉപേക്ഷിക്കുന്ന താപത്തിന്റെ അളവ്‌ കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച്‌ പ്രവൃത്തിയിൽ ഏകദേശം അത്രയുംതന്നെ വർധനവുണ്ടാകുകയും തത്‌ഫലമായി ക്ഷമതയിൽ പെട്ടെന്ന്‌ വർധനവ്‌ അനുഭവപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.
ബോയിലർ മർദം വർധിപ്പിക്കുകയും അതോടൊപ്പം നീരാവിയുടെ താപനില സ്ഥിരമായി നിർത്തുകയും ചെയ്യുമ്പോള്‍ റാങ്കൈന്‍ ചക്രത്തിന്റെ താപക്ഷമത സാവധാനം ഉയരുന്നു. പക്ഷേ, വികാസാവസാനത്തിൽ നീരാവിയുടെ മർദം തുടക്കത്തിലുണ്ടായിരുന്നതിനെക്കാള്‍ വളരെ കുറഞ്ഞിരിക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ രേചന നീരാവിയുടെ ആർദ്രത (wetness) വളരെ കൂടുതലായിരിക്കും. ഇത്‌ അഭികാമ്യമല്ല. ബോയിലർ മർദം സ്ഥിരമായി നിർത്തിക്കൊണ്ട്‌ നീരാവിയുടെ താപനില വർധിപ്പിക്കുകയാണെങ്കിൽ ഒരു പരിധിവരെ താപക്ഷമത വർധിക്കുകയും അതിനുശേഷം കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു.
രേചിതനീരാവിയിൽ (exhaust steam) ജലാംശം വളരെ കൂടുന്നത്‌ തടയുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗം വീണ്ടും തപിപ്പിക്കലാണ്‌. 1-ാം ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിട്ടുള്ള ആവിശക്തിപ്ലാന്റിൽ പുനഃതാപനതത്ത്വം ഉപചയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. ചിത്രം 8-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്ന താപനില-എന്‍ട്രാപി ആരേഖത്തിൽ ഒരു "പുനഃതാപനചക്രം' കാണിച്ചിരിക്കുന്നതു നോക്കുക.
ഭാഗികമായി ടർബൈനിൽ വികസിച്ച നീരാവി ബോയിലറിലെ "വീണ്ടും തപിപ്പിക്കൽ' കുഴലുകളിൽ കൂടി കടന്നുപോകുന്നു. അവിടെവച്ച്‌ താപം സ്വീകരിച്ച്‌ മിക്കവാറും തുടക്കത്തിലെ താപനിലയിലേക്കു തന്നെ എത്തുന്നു. പിന്നീട്‌ ടർബൈനിലെ താണമർദപദങ്ങളിൽ (low pressure stages) വികസിച്ച്‌ ശക്തി ഉത്‌പാദിപ്പിക്കുന്നു. ഒരേ പരിതഃസ്ഥിതികളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന രണ്ട്‌ ആവിശക്തി പ്ലാന്റുകളിൽ ഒന്നിൽ സാധാരണ റാങ്കൈന്‍ ചക്രവും മറ്റേതിൽ പുനഃതാപനചക്രവും ഉപയോഗിക്കുന്നുവെന്നു വിചാരിക്കുക. എങ്കിൽ പുനഃതാപനചക്രം ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്ലാന്റിന്റെ മൊത്തം താപക്ഷമതയിൽ മറ്റേതിനെ അപേക്ഷിച്ച്‌ 4-6%-ത്തോളം വർധനവ്‌ പ്രതീക്ഷിക്കാം.
പുനർജനകപ്രഭരണതാപനത്തിന്റെ (re generative feed heating) പ്രാധാന്യമാണ്‌ താഴെ വിവരിക്കുന്നത്‌. 1 കി. ഗ്രാം നീരാവിയിലേക്ക്‌ ആകെ നല്‌കിയിരിക്കുന്ന താപം പരിശോധിക്കുകയാണെങ്കിൽ, പ്രഭരണജലത്തെ സംപൂർണ നിലയിലേക്ക്‌ ചൂടാക്കുക, പിന്നീടതിനെ ബാഷ്‌പീകരിച്ച്‌ നീരാവി ആക്കുക, വീണ്ടും അതിതപ്‌തമാക്കുക എന്നീ മൂന്ന്‌ പ്രവൃത്തികള്‍ക്കായാണ്‌ താപം ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നതെന്ന്‌ വ്യക്തമാകും. മർദം വർധിക്കുന്തോറും മൊത്തം താപത്തിൽ പ്രഭരണജലം ചൂടാക്കുന്നതിനുവേണ്ടി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഭാഗം കൂടിവരികയും ബാഷ്‌പീകരണലീനതാപം (latent heat) കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ ഉയർന്നമർദത്തിൽ പ്രഭരണതാപനം വളരെ പ്രാധാന്യം അർഹിക്കുന്നു. പ്രഭരണജലം വളരെ ലാഭകരമായി ചൂടാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗമാണ്‌ പുനർജനകപ്രഭരണതാപനം. ഈ രീതിയിൽ ടർബൈനിന്റെ പല ഘട്ടങ്ങളിൽനിന്നായി ഏകദേശം 20-30%-ത്തോളെ നീരാവി ചോർത്തിയെടുത്ത്‌ ബോയ്‌ലറിലേക്കു പോകുന്ന ജലം ചൂടാക്കുന്നതിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ താപനരീതി ഒരു പ്രതിക്രമ്യ-പ്രക്രിയയോട്‌ ഏതാണ്ട്‌ അടുത്താണ്‌. കൂടാതെ സംഘനിത്രത്തിലേക്കു പോകുന്ന നീരാവിയുടെ അളവ്‌ കുറയ്‌ക്കുന്നതുകൊണ്ട്‌ ഈ രീതി വളരെ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. എന്തെന്നാൽ വളരെയധികം വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനശേഷിയുള്ള ആവിടർബൈനുകള്‍ നിർമിക്കുന്നതിന്‌ വിലങ്ങുതടിയായി നില്‌ക്കാറുള്ളത്‌ അവസാനഘട്ടത്തിൽ ബ്ലേഡുകളിൽകൂടി പ്രവഹിക്കേണ്ടിവരുന്ന നീരാവിയുടെ കൂടിയ അളവാണ്‌. പുനർജനകതാപനരീതി ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ടർബൈനിൽനിന്ന്‌ ചോർത്തിയെടുക്കുന്ന നിസ്സ്രുതനീരാവി (bled steam) കുറെ പ്രവൃത്തി ചെയ്‌ത്‌ ആകെയുള്ള വിദ്യുച്ഛക്തി ഉത്‌പാദനശേഷി വർധിപ്പിക്കുകയും അതേ സമയം ടർബൈനിന്റെ അവസാനഘട്ടങ്ങളിലേക്ക്‌ ഇത്രയും നീരാവി പ്രവേശിക്കാതിരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇതിനെല്ലാം പുറമേ താപക്ഷമതയിൽ സാരമായ വർധനവ്‌ ഉണ്ടാക്കുവാനും പുനർജനക പ്രഭരണതാപനം സഹായിക്കുന്നു.
(ആർ. രവീന്ദ്രന്‍ നായർ)
