Rankine Döngüsü: Bu nedir? (İdeal vs. Gerçek + T-s Diagramı)

Rankine Dövrü nədir?

Rankine Dövrü, buhar türbinlərindən keçirərək buharın təzyiq enerjisini mexaniki enerjiyə çevirmək üçün elektrik istismar məntəqələrində geniş istifadə olunan mexaniki dövrdür. Rankine Dövrünün əsas komponentləri dövran buhar türbini, qazma pompası, səssiz kondenser və qazmaçır.

Qazma, türbinin elektrik istehsalı üçün tələblərə uyğun təzyiq və temperaturda suyun buharlaşması üçün istifadə olunur.

Türbinin çıxışı, buharın kondensata çevrilmesi və yenidən qazmaya qayıtması üçün radial və ya aksial axın kondenserinə yönlendirilir.

Bu, tipik bir elektrik istismar məntəqəsi dövrünə baxdıqda daha çox anlama gelə bilər.

Tipik Elektrik İstismar Məntəqəsi Dövrü

Elektrik enerjisi, ənənəvi və ya qazma yandırma malzemələrinin mövcudluğu və qiyməti əsasında, buhar dövründən istifadə edilərək istehsal olunur. Buhar enerji dövrünün şəkili aşağıdakı kimi verilmişdir:

Bütün elektrik istismar məntəqəsi aşağıdakı alt sistemlərə bölünə bilər.

• Alt Sistem A: Elektrik istehsalı üçün (Türbin, Kondenser, Pompa, Qazmaç) elektrik istismar məntəqəsinin əsas komponentləri kimi sinifləndirilir.

• Alt Sistem B: Çəmir/Qazmaç, buradan atılqazlar atmosferə buraxılır.

• Alt Sistem C: Mexaniki enerjinin elektrik enerjiyə çevrilməsi üçün elektrik janaratoru kimi sinifləndirilir.

• Alt Sistem D: Kondenserin reject edilən buharın istisnasını qəbul etmək və buhar fazını sıvıya (kondensata) çevirmək üçün soğutma su sistemi kimi sinifləndirilir.

Rankine dövrünü işlədən bu alt sistemləri analiz edəcəyik.

Rankine dövründə Karno dövrünə aid olan praktiki limitlərə asanlıqla aradan gəlir.

Ideal Rankine Dövrü

Vapor dövründə, əgər işləyən sıvı elektrik istismar məntəqəsinin müxtəlif komponentlərindən irrevirsibil və sürətli təzyiq düşməsi olmadan keçirsə, onda dövrə Ideal Rankine Dövrü adlanır.

Rankine dövrü, ənənəvi və ya qazma yandırma malzemələrinin mövcudluğu və qiyməti əsasında, işləyən sıvının davamlı olaraq sıvıdan buhar və tərsinə çevrildiyi bütün elektrik istismar məntəqələrində əsas işləmə dövridir.

(p-h) və (T-s) diaqramları, aşağıdakı təsvirlə birlikdə, Rankine dövrünün işləməsini anlamaqda faydalıdır:

1-2-3 Isobarik istilik köçürməsi və ya sabit təzyiq istilik əlavəsi qazmaçta

Qazmaç, kömür, lignit və ya neft kimi istilik verməyən yanacaqların istilikini suya sabit təzyiqdə köçürdüyü böyük istilik alıcıdır. Su, qazma pompasından 1-cü vəziyyətdə sıkıştırılmış sıvı kimi qazmağa daxil olur və T-s diaqramında göstərildiyi kimi 3-cü vəziyyətdə doymuş temperaturdadır.

Qazmaçdakı enerji balansı və ya buhar jeneratorda əlavə edilən enerji,
qin= h3-h1

3-4 Isentropik Genişlənmə və ya türbində isentropik genişlənmə

Qazmaçın çıxışından buhar, 3-cü vəziyyətdə türbine daxil olur, burada türbinin sabit və hərəkətli lopalarında isentropik genişlənməyə başlayır və bu, türbin dişlisinin mexaniki hərəkətinin formunda iş edir, bu da elektrik janaratoruna qoşulub.
Türbindən verilən iş (mühit ilə istilik köçürməsinin nəzərə alınmadığı halda)
Wturbine out= h3-h4

4-5 Isobarik istilik rejeksiyası və ya kondenserda sabit təzyiq istilik rejeksiyası

4-cü vəziyyətdə, buhar kondenserə daxil olur. Faz dəyişikliyi, buhar kondenserin tüblarlarından keçən dövran suyun istisnası ilə sıvıya çevrilərək sabit təzyiqdə baş verir. Faz dəyişikliyi kondenserin daxilində baş verir və işləyən sıvı kondenserin çıxışında sıvı vəziyyətdə 5-ci vəziyyət kimi işarələnir.
Kondenserin rejekt etdiyi enerji, qout= h4-h5

5-1 Isentropik Sıkışdırılma və ya pompadaki isentropik sıkışdırılma

Su, kondenserin 5-ci vəziyyətdə çıxışı və pompa daxilində daxil olur. Bu pompa, proseslər boyunca iş tətbiq edərək suyun təzyiqini artırır. Kiçik ölçülü və yüksək spesifik həcmli birimlərdə, bu kiçik iş, buhar türbinin iş çıxışı ilə müqayisədə nəzərə