Language
Country/Area
No result found
Tại sao nước và hơi nước không thể phân biệt được ở áp suất siêu tới hạn? Hãy khám phá hiện tượng đáng kinh ngạc này!
Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, các phương pháp sản xuất năng lượng đã dần được cải tiến, trong đó máy phát điện hơi nước siêu tới hạn đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong ngành sản xuất điện ngày nay. Máy phát hơi nước siêu tới hạn nhận được nhiều sự chú ý vì hiệu suất cao và mức sử dụng nhiên liệu tương đối thấp, nhưng nguyên lý hoạt động của chúng lại rất hấp dẫn, đặc biệt là vì ranh giới giữa nước và hơi nước trở nên mờ nhạt trong môi trường này.
Nhiệt độ và áp suất của nước siêu tới hạn khiến không thể phân biệt rõ ràng giữa nước lỏng và hơi nước khí. Hiện tượng này thách thức sự hiểu biết cơ bản của chúng ta về các pha.
Ở trạng thái siêu tới hạn, mật độ của nước giảm dần khi áp suất tăng, mà không có sự thay đổi pha, khiến nước và hơi nước không thể phân biệt được về mặt vật lý. Trạng thái siêu tới hạn có một điểm tới hạn cụ thể: ở nhiệt độ trên 374°C (705°F) và áp suất 22MPa (3200psi), nước có hành vi rất khác so với trạng thái lỏng hoặc khí bình thường của nó.
Những đặc điểm như vậy cho phép các máy phát hơi nước siêu tới hạn có hiệu suất nhiệt cao hơn trong quá trình phát điện. Theo định lý Carnot, hiệu suất chuyển đổi năng lượng sẽ được cải thiện đáng kể trong điều kiện nhiệt độ cao. Khi hơi nước chạy qua tua-bin áp suất cao, hiệu suất chuyển đổi hơi nước thành năng lượng cơ học được tăng lên đáng kể, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo ra điện.
Thiết kế của máy phát hơi siêu tới hạn giúp tránh hiệu quả các rủi ro của nồi hơi truyền thống trong quá trình thay đổi pha, nghĩa là độ an toàn được cải thiện đáng kể.
Lịch sử của công nghệ này bắt nguồn từ năm 1922, khi Mark Benson, người tiên phong trong công nghệ hơi nước siêu tới hạn, đề xuất khái niệm chuyển đổi nước thành hơi nước dưới áp suất cao do các vấn đề an toàn mới nổi lên. Các máy phát hơi nước trước đây thường được thiết kế để chịu áp suất tương đối thấp và dễ xảy ra tai nạn như nổ, nhưng thiết kế của Benson đã giảm thiểu những rủi ro này.
Khi công nghệ Benson tiếp tục phát triển, các nồi hơi áp suất biến thiên hiện đại của Benson đang dần thay thế thiết kế ban đầu, tạo ra một phương pháp hiệu quả hơn để tạo ra điện. Năm 1957, Nhà máy điện Philo ở Ohio, Hoa Kỳ, lần đầu tiên sử dụng hơi nước siêu tới hạn cho mục đích thương mại, mở ra một chương mới trong sản xuất năng lượng toàn cầu.
Mãi đến năm 2012, Hoa Kỳ mới đưa vào vận hành nhà máy điện chạy bằng than đầu tiên được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ siêu tới hạn, chứng minh sự trưởng thành dần dần của công nghệ này.
Ngày nay, công nghệ hơi nước siêu tới hạn không chỉ được sử dụng trong các nhà máy điện đốt than truyền thống mà còn đang nổi lên trong các sản phẩm năng lượng tái tạo. Ví dụ, vào năm 2014, cơ quan CSIRO của Úc đã thành công trong việc sản xuất hơi nước siêu tới hạn từ năng lượng nhiệt mặt trời, lập nên kỷ lục lịch sử. Điều này có nghĩa là phạm vi ứng dụng của nước siêu tới hạn đang không ngừng mở rộng.
Vậy, tương lai của công nghệ siêu tới hạn sẽ ảnh hưởng như thế nào đến sự hiểu biết và việc sử dụng năng lượng của chúng ta? Trong thế giới đang thay đổi này, liệu chúng ta có thể tìm ra giải pháp năng lượng an toàn và hiệu quả hơn không?
