Rankine tsükkel: Mida see on? (Ideaalne vs tegelik + T-s diagramm)
Mis on Rankine tsükkel?
Rankine tsükkel on mehaaniline tsükkel, mida tavaliselt kasutatakse elektrijaamades vedeliku rõhuenergia mehaaniliseks energiaks teisendamiseks toidukate kaudu. Rankine tsüklis olevad peamised komponendid hõlmavad pöördlevat toidukat, keevisumpikut, paigalolevat kondenseerit ja keevikku.
Keevik kasutatakse vee soojendamiseks vajaliku rõhu ja temperatuuri saavutamiseks vastavalt toiduka nõudmisele elektritootmiseks.
Toiduka väljund suunatakse radiaalse või aksiaalse vooga varustatud kondenseerile, et vesi taasvihkuda ja tagasi saata keevikku keevisumpikute kaudu uuesti soojendamiseks.
See võib muutuda arusaadavamaks, kui astume samm tagasi ja mõistame, mis on tavaline elektrijaama tsükkel.
Tavaline elektrijaama tsükkel
Elektrienergiat toodetakse kasutades auritsüklitega elektrijaamas, kus kütuseks kasutatakse sütit, ligniti, dieselkütust, raske kateluja või muud kütust olenevalt kättesaadavusest ja hinnast. Auritsüklite struktuur on järgmine:
Kogu elektrijaam saab jagada järgmiste alamsüsteemideks.
Alamsüsteem A: Klassifitseeritud kui elektrijaama peamised komponendid (toiduk, kondenseer, sumpik, keevik) elektritootmiseks.
Alamsüsteem B: Klassifitseeritud kui ahtri/tulipipa, kust prügivähed eritatakse õhusse.
Alamsüsteem C: Klassifitseeritud kui elektrigenereator mehaanilise energia elektriliseks energiaks teisendamiseks.
Alamsüsteem D: Klassifitseeritud kui jahedvee süsteem, mis absorbeerib ebasobiva auru soojuse kondenseeris ja muudab auru faasi vedelikuks (vihkuviks).
Analüüsime seda alamsüsteemi elektrijaama tsüklis, mis puudutab Rankine tsüklit.
Paljud Carnot'i tsükliga seotud praktikad saavad mugavasti ületada Rankine tsüklis.
Ideaalne Rankine tsükkel
Auritsüklis, kui töötlev vedelik läbib elektrijaama erinevaid komponente ilma irreversiibilisusteta ja otsekülmetega, siis tsükkel nimetatakse Ideaalne Rankine tsükkel.
Rankine tsükkel on põhiline töötsükkel kõigis elektrijaamades, kus töötlev vedelik muutub pidevalt oma faasi vedelikust auruks ja vastupidi.
(p-h) ja (T-s) diagrammid on kasulikud Rankine tsükli tööprinopsis mõistmiseks koos allpool antud kirjeldusega:
1-2-3 Isobaariline soojuse edastamine või konstantne rõhtsoojuse lisamine keevikus
Keevik on suur soojusvahetaja, kus soojusvabaduslik kütus nagu süti, lignit või naft nälgitakse kaudselt veele konstantse rõhu all. Vesi sisse tuleb keevikus keevisumpiku kaudu tihendatuna vedelana staatusega 1 ja soojendatakse sidumispunktini, nagu on näidatud T-s diagrammil staatusega 3.
Energia tasakaal keevikus või energia lisamine keevikus,
qin= h3-h1
3-4 Isentroopiline laienemine või isentroopiline laienemine toidukas
Vesi keeviku väljundist sisenenud toidukasse staatusega 3, kus see laieneb isentroopiliselt toiduka fikseeritud ja liiguvate lehtede kaudu, tootes tööd mehaanilise rotatsioonina, mis on ühendatud elektrigenereoriga.
Toiduka poolt toodetud töö (ignoreerides soojuse vahetust ümbritseva keskkonnaga)
Wtoiduka väljund= h3-h4
4-5 Isobaariline soojuse edastamine või konstantne rõhtsoojuse eraldamine kondenseeris
Staatusega 4 vesi sisse tuleb kondenseeri. Faaside muutus toimub kondenseeris, kus vesi vihkub vedelikuks konstantse rõhu all kondenseeris, edastades auru soojuse ringleva veevooga kondenseeri putukate kaudu. Faaside muutus toimub kondenseeris, ja töötlev vedelik, mis lahku kondenseerist, on vedeliku staatuses ja tähistatud staatusega 5.
Energia eraldatud kondenseeris, qout= h4-h5
5-1 Isentroopiline tihendamine või isentroopiline tihendamine sumpikus
Vesi lahku kondenseerist staatusega 5 ja sisenenud sumpiku. See sumpik tõstab veerühika, andes töö protsesside käigus. Väikeses mahus ja madalas spetsiifilises ruumis see väike töö võib ignoreerida toiduka tööväljundi suhtes.
Töö tehtud sumpikule kilogrammi vee kohta, W51= h5-h1.
