Ziklo Rankinea: Zer da? (Ideala vs. Errealakoa + T-s Diagrama)
Zer da Rankine Txartela
Rankine Txartela arrakasta mekaniko bat da, zentralen elektrikoetan erabiltzen dena, uraren presioenergiaren bihurtzeko mekanikoenergiarako turbinen bidez. Rankine Txartelaren osagai nagusiak hizki txiribila duen turbina bat, boiler pompa bat, egoera estatikoko kondensadore bat eta boiler bat dira.
Boiler bat erabiltzen da ura haztatzeko, potentzia sortzeko beharrezko presio eta tenperatura detasuneko beiharatzea dela eta.
Turbinen emanak erradiokoa edo axialeko fluxua duen kondensadore honetara bidaltzen dira, beihararen kondensazioa egin eta berriro boilerari itzultzea da.
Hau ulertzeko modu hobea izango litzateke zentral tipiko baten txartela begira hartzea.
Zentral Elektriko Tipikoaren Txartela
Energia elektrikoa garraitzeko erabiliz jarduten dituzte vapor txartelak, karbona, lignitea, gas ola, gas industrialekin, kostu eta eskuragarritasuna kontuan hartuta. Vapor txartelen fluxu esquematikoa hurrengo bezala adierazten da:
Zentral osoa azpizistemekin banandu daiteke.
Azpizistema A: Zentralaren osagai nagusiak (Turbina, Kondensadorea, Pompa, Boiler) potentzia sortzeko.
Azpizistema B: Kanpoa/chimenea, non desgaste-gasak atmosferara joango diren.
Azpizistema C: elektrizitatea sortzeko generatorra, energia mekanikorako energia elektrikora aldatzeko.
Azpizistema D: Uraren sistema refrigerantea, kondensadorean errefusatutako beiharren kaloria ondorioztatzen duena eta beihararen fasea likidoa (kondensatu) bihurtzen duena.
Zentral hauaren azpizistemak analizatuko ditugu, Rankine Txartelarekin lotuta daudenak.
Carnot Txartelaren praktikan dagoen askatasun gehienak erraz gainditu daitezke Rankine Txartelan.
Rankine Txartela Ideal Bat
Vapor txartelan, lan egiten duten fluidoak zentralaren osagai guztiak igaro egiten ditu iraunkortasuna gabe eta presio gorputza galdu gabe, orduan txartela Rankine Txartela Ideal Bat deitzen zaio.
Rankine Txartela oinarri zenbait zentralen funtzionamenduan, lan egiten duten fluido bat jarraitasunean aldatzen duen likidotik vaporra eta alderantziz.
(p-h) eta (T-s) diagramak lagungarri dira Rankine Txartela ulertzeko, hurrengo deskribapenarekin:
1-2-3 Isobaric Heat Transfer edo Boilerreko Konstante Presioarekin Energiaren Gehigarria
Boiler bat da, heat liberating fuel bat, karbona, lignitea edo oil indirektuki urari igarotzen dio konstante presioarekin. Ura boiler pump batetik sartzen da boilerrean, komprimatua eta likidua da, state-1 da eta boilerrean saturazio tenperaturean hegoztatzen da, T-s diagraman state-3 bezala adierazita dago.
Boilerreko balantza energetikoa edo energiaren gehigarria steam generatorrean, qin= h3-h1
3-4 Isentropic Expansion edo Turbineko Isentropic Expansion
Boilerreko aterketatik datorkion vaporra turbina state 3-n sartzen da, hemen isentropikoki hedatzen da turbineko fixed and moving blade bidez, turbina ardatzaren biraketak mekaniko gisa sortzen ditu, hau elektrizitate-generatorrekin konektatuta dago.
Turbinen emanak (Ingurumenarekin kalorrako transferitzak baztertuta)
Wturbine out= h3-h4
4-5 Isobaric Heat Rejection edo Kondensadorean Konstante Presioarekin Energiaren Aldaketak
State-4-n, vaporra kondensadorean sartzen da. Fase aldaketa gertatzen da, vaporra kondensatua bihurtzen da konstante presioarekin kondensadorean, kondensadoreko tuboen bidez zirkulatzen diren uraren fluxuari beiharren kaloriak igarotzen dizkio. Fase aldaketa gertatzen da kondensadorean, eta lan egiten duen fluido kondensadorean aterata da likidu gisa eta markatzen da puntu 5.
Kondensadorean errefusatutako energia, qout= h4-h5
5-1 Isentropic Compression edo Pompan Isentropic Compression
Ura kondensadoretik atera da state 5-n eta pomparaino sartzen da. Pompa hau uraren presioa handitzen du lan egiten duen prozesuaren bidez. Unitate txikiagoetan eta spezifikoki bolumen txikietan, lan txiki hori turbina beiharrarekin alderatuta baztertu daiteke.
Pompat egindako lan kilo urrira, W51= h5-h1.
