Ċiklu Rankine: X’hu? (Ideali vs. Aċtual + Diagramma T-s)

X’hi huwa l-Ciklu Rankine?

Il-Ciklu Rankine huwa ciklu mekaniku komuni li jisammet fil-postijiet tal-enerġija biex ikonverti l-enerġija tal-pressjoni tal-vapur għal-enerġija mekanika permezz ta’ turbines tal-vapur. L-komponenti prinċipali tal-Ciklu Rankine inklużu turbine rotanti tal-vapur, pumpe tal-bojlir, kondensatur statwar, u bojlir.

Il-bojlir jintuża biex jisilġa l-ilma għal-vapur b’pressjoni u temperaturi rikjesti mill-turbina għad-darba tal-enerġija.

Il-muxxi tal-turbina jiġi indirizzat għal-kondensatur radial jew assiali biex jikkondensa l-vapur għal-kondensat u jiġi riciklat torna għal-l-bojlir permezz ta’ pumpe tal-bojlir biex jkun misilġan mill-ġdid.

Dan jista’ jkun aktar senzibbli jekk nqasu qadar mhux kbir u nifhimnu x’huwa ciklu tipiku ta’ postija tal-enerġija.

Ciklu Tipiku ta’ Postija tal-enerġija

L-enerġija elektrika tiġi mholqa permezz ta’ postijiet tal-enerġija tal-vapur bl-użu ta’ anġura, lignit, diesel, olio furnac ħażin skont l-aċċess u l-kost. Is-silġ tas-sistema tal-vapur huwa l-inferuwr:

L-intira postija tal-enerġija tista’ tkun mogħtajja f’sottosistemi segwenti.

• Sottosistema A: Klassifikat bħala l-komponenti prinċipali tal-postija tal-enerġija (Turbina, Kondensatur, Pumpe, Bojlir) għad-darba tal-enerġija.

• Sottosistema B: Klassifikat bħala suttana/torri, minn fejn il-gazijiet tasfet jiġu eġżostati fl-atmosfera.

• Sottosistema C: Klassifikat bħala ġeneratur elektrik għad-darba tal-enerġija mekanika għal-enerġija elektrika.

• Sottosistema D: Klassifikat bħala sistema tal-ilma tal-mħall tal-ħsara biex jiġi absorbita l-ħsara tal-vapur imrakket fil-kondensatur u bil-ħsara ta’ faza tal-vapur għal-likwid (kondensat).

Se nagħmil analisi tas-sottosistema ftit din tal-ciklu tal-postija tal-enerġija li jagħmel użu tal-Ciklu Rankine.

Ħafna mill-limitazzjonijiet praktiċi relatati mal-Carnot cycle jistgħu jiġu superati b’mod konvenienti fil-Ciklu Rankine.

Ciklu Rankine Ideal

Fl-anġular, jekk il-fluid operattiv fl-anġular ipproċedi permezz tal-komponenti diversi tal-postija tal-enerġija mingħajr irreversibilità u drop ta’ pressjoni frizzjonali, il-ciklu jiġi msemmiegħ Ciklu Rankine Ideal.

Il-Ciklu Rankine huwa l-operazzjoni bażika għal kull postija tal-enerġija fejn il-fluid operattiv jkun kontinwament jibdel fuq il-faċi mill-likwid għal-vapuri u vice-versa.

Id-diagrammi (p-h) u (T-s) huma utili biex ifhemmu l-funzionament tal-Ciklu Rankine flimkien mal-deskrizzjoni hawn taħt:

1-2-3 Trasferiment ta’ Ħsara Isobaric jew żid ta’ ħsara b’pressjoni kostanti fil-bojlir

Il-bojlir huwa scambjadore tal-ħsara kbir fejn il-kombustibil tal-ħsara bħal anġura, lignit, jew olio jimbutta l-ħsara indirettament lil ilma b’pressjoni kostanti. Ilma jidħol fit-tanur minn pumpe tanur bil-ħsara bħala likwid magħmul fis-silġ-1 u jiġi isilġan għal-tempertura saturata kif mur fil-diagramma T-s fis-silġ-3.

Il-bilanċ energetiku fil-bojlir huwa jew l-enerġija ażżunta fil-ġeneratur tal-vapur,
qin= h3-h1

3-4 Espansjoni Isentropika jew espansjoni isentropika fil-turbina

Il-vapur mill-muxxi tal-bojlir jidħol fit-turbina fis-silġ 3, fejn jespandu isentropikament fuq il-blades fissi u mobbili tal-turbina biex jipprodotta darba mekanika ta’ rotazzjoni tal-as barra tal-turbina, li hija mikonnessa mal-ġeneratur elektrik.
Darba magħmula mill-turbina (Bil-ħsara mal-ċirkuwitar estern negletta)
Wturbine out= h3-h4

4-5 Rifiż tal-Ħsara Isobaric jew rifiż tal-ħsara b’pressjoni kostanti fil-kondensatur

Fis-silġ-4, il-vapur jidħol fil-kondensatur. Il-biddel tal-faċi jiġi effettwat fil-kondensatur, meta l-vapur jiġi kkondensat għal-likwid b’pressjoni kostanti fil-kondensatur permezz tal-imbuttar tal-ħsara tal-vapur fil-flus tal-ilma tal-mħall tal-ħsara permezz tal-tubes tal-kondensatur. Il-biddel tal-faċi jiġi effettwat fil-kondensatur, u l-fluid operattiv li jgħadi mill-kondensatur huwa f’stato likwid u markat bħal punt 5.
Enerġija rifiżta fil-kondensatur, qout= h4-h5

5-1 Kompressjoni Isentropika jew kompressjoni isentropika fil-pumpe

Ilma jgħadi mill-kondensatur fis-silġ 5 u jidħol fil-pumpe. Din il-pumpe tżid l-pressjoni tal-ilma permezz tal-imbuttar ta’ darba waqt it-toroq. F’unità ta’ daqs infeħri u