Perhatikan T-s diagram dari siklus Rankine pada Gambar. 10-14 mengungkapkan panas yang ditransfer ke fluida kerja selama proses 2-2’ terjadi pada suhu yang relatif rendah. Hal ini akan menurunkan temperatur pada saat proses penambahan panas dan efisiensi siklus.

Untuk memperbaiki kekurangan ini, dicari cara untuk menaikkan suhu fluida kerja yang meninggalkan pompa (disebut feedwater) sebelum memasuki boiler. Salah satu kemungkinan tersebut adalah untuk mentransfer panas ke feedwater dari uap dalam counterflow heat exchanger yang dibangun pada turbin, yaitu dengan menggunakan regenerasi. Solusi ini juga tidak praktis karena sulit untuk merancang heat exchanger dan karena itu akan meningkatkan kadar air dari uap pada tahap akhir dari turbin.

Sebuah proses regenerasi praktis dalam pembangkit listrik tenaga uap dilakukan dengan mengekstrak atau “bleeding” uap dari turbin pada berbagai titik. Uap ini, bisa menghasilkan lebih banyak usaha dengan ekspansi lebih lanjut dalam turbin, digunakan untuk memanaskan feedwater. Perangkat dimana feedwater dipanaskan oleh regenerasi disebut regenerator, atau Feedwater Heater (FWH).

Regenerasi tidak hanya meningkatkan efisiensi siklus, tetapi juga menghapus udara yang bocor di di kondensor untuk mencegah korosi dalam boiler. Hal ini juga membantu mengontrol besarnya volume laju aliranr uap pada tahap akhir dari turbin (karena volume spesifik yang besar pada tekanan rendah). Oleh karena itu, regenerasi telah digunakan di semua pembangkit listrik tenaga uap modern sejak diperkenalkan pada awal 1920-an.

Sebuah feedwater heater pada dasarnya adalah sebuah heat exchanger dimana panas ditransfer dari uap ke feedwater baik dengan mencampur dua aliran fluida dua (open feedwater heaters) atau tanpa pencampuran (closed feedwater heater).

Open feedwater heater pada dasarnya adalah ruang pencampuran, di mana uap yang diekstraksi dari turbin bercampur dengan feedwater yang dari keluar pompa. Idealnya, percampuran yang dihasilkan adalah cairan jenuh pada tekanan pemanas. Skema pembangkit listrik tenaga uap dengan satu pemanas open feedwater heater (juga disebut single-stage siklus regeneratif) dan T-s diagram siklus ditunjukkan pada Gambar. 10-15.

Dalam siklus Rankine yang ideal regeneratif, uap memasuki turbin pada tekanan boiler (kondisi 5) dan berekspansi secara isentropik ke tekanan menengah (kondisi 6). Beberapa uap diekstrak di kondisi ini dan diteruskan ke feedwater heater, sedangkan sisanya uap terus berekspansi isentropik ke tekanan kondensor (kondisi 7). Uap ini meninggalkan kondensor sebagai cairan jenuh pada tekanan kondensor (kondisi 1). Air kental, yang juga disebut feedwater, kemudian memasuki sebuah pompa isentropik, di mana ia dikompresi dengan tekanan feedwater heater (kondisi 2) dan diarahkan ke feedwater heater, di mana ia bercampur dengan uap yang diekstraksi dari turbin. Fraksi uap diekstrak sedemikian rupa sehingga menjadi campuran cairan jenuh pada tekanan pemanas (kondisi 3). Sebuah pompa kedua meningkatkan tekanan air dengan tekanan boiler (kondisi 4). Siklus ini dilengkapi dengan memanaskan air dalam boiler ke kondisi inlet turbin (kondisi 5).

Dalam analisis pembangkit listrik tenaga uap, akan lebih mudah untuk bekerja dengan jumlah dinyatakan per satuan massa dari uap yang mengalir melalui boiler. Untuk setiap 1 kg steam meninggalkan boiler, y kg memperluas sebagian di turbin dan diekstrak di kondisi 6. Sisa kg (1 - y) berekspansi sepenuhnya pada tekanan kondensor. Oleh karena itu, tingkat aliran massa alir berbeda pada setiap komponen. Jika massa alir yang melalui boiler adalah m, misalnya, adalah (1 - y) m melalui kondensor. Aspek siklus Rankine regeneratif harus dipertimbangkan dalam analisis siklus serta dalam penafsiran daerah pada T-s diagram. Dalam Gambar. 10-15, interaksi panas dan kerja siklus Rankine regeneratif dengan satu feedwater heater dapat dinyatakan per satuan massa uap yang mengalir melalui boiler sebagai berikut:

Efisiensi termal dari siklus Rankine meningkat sebagai akibat dari regenerasi. Hal ini karena regenerasi meningkatkan suhu rata-rata di mana panas dipindahkan ke uap dalam boiler dengan menaikkan suhu air sebelum memasuki boiler. Efisiensi siklus meningkat seiring dengan meningkkatnya jumlah feedwater heater. Banyak pabrik besar dalam operasi saat ini menggunakan sebanyak delapan feedwater heater. Jumlah optimum dari feedwater heater ditentukan dari pertimbangan ekonomis. Penggunaan feedwater heater tambahan tidak dapat dibenarkan kecuali menghemat lebih banyak biaya daripada biaya bahan bakar.

Tipe lain dari feedwater heater yang sering digunakan dalam pembangkit listrik tenaga uap adalah closed feedwater heater, di mana panas dipindahkan dari uap air yang telah diekstraksi ke feedwater tanpa terjadi pencampuran. Kedua aliran sekarang dapat berada pada tekanan yang berbeda, karena tidak bercampur. Skema pembangkit listrik tenaga uap dengan satu closed feedwater heater dan T-s diagram siklus ditunjukkan pada Gambar. 10-16. Dalam sebuah feedwater heater yang ideal tertutup, feedwater dipanaskan sampai suhu keluar dari uap yang telah diekstrak, yang idealnya meninggalkan pemanas sebagai cairan jenuh pada tekanan ekstraksi. Dalam pembangkit listrik yang sebenarnya, feedwater meninggalkan pemanas pada keadaan dibawah suhu keluar dari ekstrak uap karena perbedaan suhu setidaknya beberapa derajat diperlukan untuk transfer panas yang efektif.

Uap terkondensasi kemudian baik dipompa ke garis air umpan atau dialihkan ke pemanas lain atau ke kondensor melalui perangkat yang disebut jebakan. Jebakan memungkinkan cairan yang akan mencekik ke daerah bertekanan rendah tetapi perangkap uap. Entalpi uap tetap konstan selama proses throttling.

Feedwater heater terbuka dan tertutup dapat dibandingkan sebagai berikut. Feedwater heater terbuka sederhana dan murah dan memiliki karakteristik perpindahan panas yang baik. Mereka juga membawa air umpan ke keadaan saturasi. Untuk masing-masing pemanas, bagaimanapun, sebuah pompa diperlukan untuk menangani air umpan. Feedwater heater tertutup yang lebih kompleks karena jaringan pipa internal, sehingga mereka lebih mahal. Perpindahan panas dalam feedwater heater tertutup juga kurang efektif karena dua aliran tidak diperbolehkan berada di kontak langsung. Namun, ditutup feedwater pemanas tidak memerlukan pompa terpisah untuk masing-masing pemanas karena uap diekstrak dan air umpan dapat pada tekanan yang berbeda. Pembangkit uap Kebanyakan listrik menggunakan kombinasi feedwater heater terbuka dan tertutup, seperti ditunjukkan pada Gambar. 10-17.

The ideal Carnot cycle is a totally reversible cycle, and thus it does not involve any irreversibilities. The ideal Rankine cycles (simple, reheat, or regenerative), however, are only internally reversible, and they may involve irreversibilities external to the system, such as heat transfer through a finite temperature difference. A second-law analysis of these cycles reveals where the largest irreversibilities occur and what their magnitudes are.

Siklus Carnot yang ideal adalah siklus benar-benar reversibel, dan dengan demikian tidak melibatkan ketidak dapat. Siklus Rankine ideal (sederhana, panaskan, atau regeneratif), bagaimanapun, adalah hanya internal reversibel, dan mereka mungkin melibatkan ketidak dapat eksternal ke sistem, seperti perpindahan panas melalui perbedaan suhu terbatas. Analisis kedua hukum siklus ini mengungkapkan di mana ketidak dapat terbesar terjadi dan apa besaran mereka.

Relations for exergy and exergy destruction for steady-flow systems are developed in Chap. 8. The exergy destruction for a steady-flow system can be expressed, in the rate form, as

The exergy destruction associated with a cycle depends on the magnitude of the heat transfer with the high- and low-temperature reservoirs involved, and their temperatures. It can be expressed on a unit mass basis as

Hubungan untuk exergy dan kehancuran exergy untuk stabil-aliran sistem yang dikembangkan dalam Bab. 8. Kehancuran exergy untuk sistem stabil-aliran dapat dinyatakan, dalam bentuk tingkat, seperti

Kehancuran exergy terkait dengan siklus tergantung pada besarnya perpindahan panas dengan reservoir tinggi dan suhu rendah yang terlibat, dan suhu mereka. Hal ini dapat dinyatakan secara satuan massa sebagai