Rankine Ciklo: Kio ĝi estas? (Perfekta kontraŭ Reala + T-s Diagramo)
Kio estas Rankine-ciklo?
La Rankine-ciklo estas mekanika ciklo ofte uzata en elektraj centraĵoj por konverti la presecan energion de vaporon al mekanika energio per vapor-turbinetoj. La ĉefaj komponantoj de la Rankine-ciklo inkluzivas turnantan vapor-turbineton, pompon por la bojlero, statan kondensilon kaj bojleron.
Bojlero estas uzata por varmigi akvon por vaporon je la postulata preseco kaj temperaturo laŭ la bezonoj de la turbineto por generado de energio.
La elfluas de la turbineto estas gvidita al la radiala aŭ akso-flua kondensilo por kondensi la vaporon al kondensato kaj resirkuli ĝin reen al la bojlero tra bojler-pompoj por denove varmigi.
Tio povus pli bone kompreniĝi se ni faros paŭzon kaj komprenos kiel aspektas tipa ciklo de elektra centraĵo.
Tipa ciklo de elektra centraĵo
Elektra energio generiĝas per vapor-ciklaj centraĵoj uzantaj karbonon, ligniton, dizelon, pezan fornon olion kiel brikostofon depende de disponobleco kaj kostoj. La flu-sĥemo de la vapor-energian ciklon estas donita sube:
La tuta centraĵo povas esti disigita en la jenajn sub-sistemojn.
Sub-sistema A: Klasifikita kiel la ĉefaj komponantoj de la centraĵo (Turbineto, Kondensilo, Pompo, Bojlero) por generado de energio.
Sub-sistema B: Klasifikita kiel la ŝtupo/kameno, de kie la malutilaj gasoj estas elpuŝitaj al la atmosfero.
Sub-sistema C: Klasifikita kiel elektra generilo por konverti mekanikan energion al elektra energio.
Sub-sistema D: Klasifikita kiel la akvafreŝiga sistemo por absorbi la varmon de la forĵetita vaporon en la kondensilo kaj ŝanĝi la fazon de la vaporon al likva (kondensato).
Ni analizos la sub-sistemon en tiu ciklo de la centraĵo, kiu traktas la Rankine-ciklon.
Multaj praktikaj limigoj rilatitaj al la Carnot-ciklo povas konvene superiĝi en la Rankine-ciklo.
Ideal Rankine Cycle
En vapor-ciklo, se la laboranta fluido pasas tra diversaj komponantoj de la centraĵo sen neversibileco kaj friccia preseca falado, tiam la ciklo nomiĝas Ideal Rankine Cycle.
La Rankine-ciklo estas la baza operacia ciklo por ĉiuj centraĵoj, kie laboranta fluido kontinue ŝanĝas sian fazon de likvo al vapor kaj inverse.
La (p-h) kaj (T-s) diagramoj estas utilaj por kompreni la funkciadon de la Rankine-ciklo kune kun la priskribo donita sube:
1-2-3 Izobaric Heat Transfer aŭ Konstanta-preseca varma aldono en bojlero
La bojlero estas granda varmeta interŝanĝilo, kie varmega liberiga brikostofaĵo kiel karbono, lignito, aŭ olio transdonas varmon indirekte al akvo je konstanta preseco. Akvo eniras la vapor-bojleron de la bojler-pompo kiel kompresita likvo je stato-1 kaj estas varmita al la saturiga temperaturo kiel montrite en la T-s diagramo kiel stato-3.
La energi-bilanĉo en la bojlero estas aŭ energio aldona en vapor-generilo,
qin= h3-h1
3-4 Isentropa Ekspansio aŭ Isentropa ekspansio en turbineto
Vapor el la eliro de la bojlero eniras la turbineton je stato 3, kie ĝi expandiĝas isentrope super la fiksa kaj moviĝanta blado de la turbineto por produkti laboron formon de mekanika rotacio de la ŝafto de la turbineto, kiuj estas konektitaj al la elektra generilo.
Laboro liverita de la turbineto (Negligante varmtukon kun la ĉirkaŭaĵo)
Wturbine out= h3-h4
4-5 Izobaric Heat Rejection aŭ Konstanta-preseca varma forĵeto en kondensilo
Je stato-4, vapor eniras la kondensilon. Okazas fazŝanĝo kiel vapor kondensiĝas al likvo je konstanta preseco en la kondensilo per transdonado de la varmo de la vapor al la cirkulanta akvofluo tra la tuboj de la kondensilo. Fazŝanĝo okazas en la kondensilo, kaj la laboranta fluido foriras la kondensilon en likva stato kaj markita kiel punkto 5.
Energio forĵetita en la kondensilo, qout= h4-h5
5-1 Isentropa Komprimo aŭ Isentropa komprimo en pompo
Akvo eliras la kondensilon je stato 5 kaj eniras la pompon. Tiu pompo elevaras la presecon de la akvo per imparti laboron dum la procezoj. En unuoj de pli malgranda grando kaj malalta specifa volumeno, tiu malgranda laboro povas esti neglektita kompare al la labor-produktado de la vapor-turbineto.
Laboro farita sur la pompon por kg de akvo, W51= h5-h
