Siklo ni Rankine: Ano ito? (Ideal kontra Aktwal + T-s Diagram)

Ano ang Rankine Cycle

Ang Rankine Cycle usa ka mekanikal nga siklo nga kasagaran gigamit sa mga power plant aron miconvert ang presyon nga energia sa steam isip mekanikal nga energia pinaagi sa steam turbines. Ang mga pangunohan nga komponente sa Rankine Cycle inklusibo sa usa ka nagalihok nga steam turbine, pump sa boiler, stationary condenser, ug boiler.

Gigamit ang boiler aron mapaitom ang tubig para sa steam sa kinahanglan nga presyon ug temperatura batas sa kahimtang sa turbine alang sa pag-generate og kapangyarihan.

Ang exhaust sa turbine gipadala sa radial o axial flow condenser aron mapakita ang steam isip condensate ug i-recycle balik sa boiler pinaagi sa boiler pumps aron mapaitom pa usab.

Mas makatuol kini kon atong pagbutangan sa konteksto ug maintindahan kung unsa ang tipikal nga siklo sa power plant.

Tipikal nga Siklo sa Power Plant

Ang elektrisidad mahimo pinaagi sa paggamit og vapor cycle power plants gamiton ang Coal, Lignite, Diesel, Heavy furnace oil isip fuel depende sa availability ug cost. Ang flow scheme sa vapor power cycle gihatag karon:

Ang buong power plant mahimong ma-breakdown sa sumala nga sub-systems.

• Sub-system A: Klasipikado isip ang main-components sa power plant (Turbine, Condenser, Pump, Boiler) alang sa pag-generate og kapangyarihan.

• Sub-system B: Klasipikado isip ang stack/chimney, diin gipadala ang waste gases sa atmospera.

• Sub-system C: Klasipikado isip electric generator alang sa pag-convert sa mekanikal nga energia isip elektrikal nga energia.

• Sub-system D: Klasipikado isip ang cooling water system alang sa pag-absorb sa heat sa rejected steam sa condenser ug pag-usab sa steam phase isip liquid (condensate).

Mao nato ang pag-analisis sa sub-system sa karon nga power plant cycle nga adunay kaugnayan sa Rankine cycle.

Daghan sa mga praktikal nga limitasyon nga may kalabutan sa Carnot cycle mahimo nga matubag sa Rankine cycle.

Ideal na Rankine Cycle

Sa vapor cycle, kon ang working fluid sa vapor cycle magdaog sa tanang komponente sa power plant walay irreversibility ug frictional pressure drop, ang siklo gitawag og Ideal Rankine Cycle.

Ang Rankine cycle ang basic nga operating cycle para sa tanang power plants diin ang working fluid nagbabago sa iyang phase gikan sa liquid hangtod sa vapor ug vice-versa.

Ang (p-h) ug (T-s) diagrams maayo sa pag-intindi sa pag-operate sa Rankine cycle sama sa description gihatag karon:

1-2-3 Isobaric Heat Transfer o Constant pressure heat addition sa boiler

Ang boiler usa ka dako nga heat exchanger diin ang heat liberating fuel sama sa coal, lignite, o oil mitrasfer ang heat indirect sa tubig sa constant pressure. Ang tubig molukso sa steam boiler gikan sa boiler feed pump isip compressed liquid sa state-1 ug giheat hangtod sa saturation temperature sama sa T-s diagram sa state-3.

Ang energy balance sa boiler o energy added sa steam generator,
qin= h3-h1

3-4 Isentropic Expansion o Isentropic expansion sa turbine

Ang vapor gikan sa outlet sa boiler molukso sa turbine sa state 3, diin giexpand isentropically sa fixed ug moving blade sa turbine aron moproduce og work done isip mekanikal nga rotation sa shaft sa turbine, nga giconnect sa electrical generator.
Work delivered sa turbine (Neglecting heat transfer sa surroundings)
Wturbine out= h3-h4

4-5 Isobaric Heat Rejection o Constant pressure heat rejection sa condenser

Sa state-4, ang vapor molukso sa condenser. Ang change of phase molukso sa condenser, ug ang working fluid molukso sa condenser isip liquid ug markahan isip point 5.
Energy rejected sa condenser, qout= h4-h5

5-1 Isentropic Compression o Isentropic compression sa pump

Ang tubig molukso sa condenser sa state 5 ug molukso sa pump. Ang pump naaumad sa presyon sa tubig sa imparting work sa proseso. Sa units sa mas dako nga size ug low specific volume, ang small work mahimo nga gibalela kon parehas sa work-output sa steam turbine.
Work was done sa pump per kg sa tubig, W51= h5-h1.

Ang thermal efficiency sa Rankine cycle gihatag niini: