रैंकिन चक्र एक यांत्रिक चक्र है जो विद्युत संयंत्रों में पार ऊर्जा को भाप टर्बाइनों के माध्यम से यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए आमतौर पर उपयोग किया जाता है। रैंकिन चक्र के प्रमुख घटकों में घूमने वाली भाप टर्बाइन, बॉइलर पंप, स्थिर कंडेनसर और बॉइलर शामिल हैं।
बॉइलर टर्बाइन की आवश्यकताओं के अनुसार आवश्यक दबाव और तापमान पर भाप उत्पन्न करने के लिए पानी को गर्म करने के लिए उपयोग किया जाता है।
टर्बाइन का निष्कासन रेडियल या ऐक्सियल प्रवाह कंडेनसर में भेजा जाता है जहाँ भाप को तरल में परिवर्तित किया जाता है और फिर बॉइलर पंपों के माध्यम से बॉइलर में वापस भेजा जाता है ताकि फिर से गर्म किया जा सके।
अगर हम एक कदम पीछे हटें और एक आम विद्युत संयंत्र चक्र की समझ लें, तो यह अधिक समझ में आ सकता है।
भाप चक्र विद्युत संयंत्रों में भाप का उपयोग करके विद्युत उत्पन्न किया जाता है, जिसमें कोयला, लिग्नाइट, डीजल, भारी फर्नेस तेल जैसे ईंधन का उपयोग किया जाता है, जो उपलब्धता और लागत पर निर्भर करता है। भाप ऊर्जा चक्र का प्रवाह योजना नीचे दिया गया है:
पूरा विद्युत संयंत्र निम्नलिखित उप-सिस्टमों में विभाजित किया जा सकता है।
उप-सिस्टम A: विद्युत उत्पादन के लिए विद्युत संयंत्र के मुख्य घटक (टर्बाइन, कंडेनसर, पंप, बॉइलर) के रूप में वर्गीकृत।
उप-सिस्टम B: चिमनी/स्टैक, जहाँ से अपशिष्ट गैसें वायु में निकाली जाती हैं।
उप-सिस्टम C: यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए विद्युत जनरेटर के रूप में वर्गीकृत।
उप-सिस्टम D: निर्वहन जल प्रणाली के रूप में वर्गीकृत, जो कंडेनसर में अस्वीकृत भाप की ऊष्मा को अवशोषित करता है और भाप को तरल (कंडेनसेट) में बदल देता है।
हम इस विद्युत संयंत्र चक्र के उस उप-सिस्टम का विश्लेषण करेंगे जो रैंकिन चक्र से संबंधित है।
कार्नोट चक्र से संबंधित कई व्यावहारिक सीमाएं रैंकिन चक्र में सुविधाजनक रूप से दूर की जा सकती हैं।
एक भाप चक्र में, यदि कार्य द्रव्य विद्युत संयंत्र के विभिन्न घटकों से गुजरता है बिना किसी अपरिवर्तनीयता और घर्षण दबाव गिरावट के, तो चक्र को आदर्श रैंकिन चक्र कहा जाता है।
रैंकिन चक्र उन सभी विद्युत संयंत्रों के लिए मूल ऑपरेटिंग चक्र है जहाँ एक कार्य द्रव्य लगातार तरल से भाप और इसके विपरीत में अपना दर्जा बदलता है।
(p-h) और (T-s) आरेख रैंकिन चक्र के कामकाज को समझने में उपयोगी हैं, नीचे दिए गए विवरण के साथ:
बॉइलर एक बड़ा ऊष्मा एक्सचेंजर है जहाँ जैसे कोयला, लिग्नाइट या तेल जैसे ऊष्मा देने वाले ईंधन बॉइलर में पानी को निरंतर दबाव पर ऊष्मा देते हैं। पानी बॉइलर फीड पंप से बॉइलर में प्रवेश करता है और T-s आरेख में दर्शाए अनुसार अवस्था-3 तक गर्म किया जाता है।
बॉइलर में ऊर्जा संतुलन या भाप उत्पादक में जोड़ी गई ऊष्मा,
qin= h3-h1
बॉइलर से निकलने वाली भाप अवस्था 3 पर टर्बाइन में प्रवेश करती है, जहाँ यह टर्बाइन के स्थिर और गतिशील ब्लेडों पर इसेंट्रोपिक रूप से फैलती है और टर्बाइन शाफ्ट की यांत्रिक घूर्णन के रूप में कार्य करती है, जो विद्युत जनरेटर से जुड़ा होता है।
टर्बाइन द्वारा दिया गया कार्य (पर्यावरण के साथ ऊष्मा स्थानांतरण को नगण्य मानते हुए)
Wturbine out= h3-h4
