Mzunguko wa Rankine: Ni nini? (Waumini vs. Wawezekano + Ramani ya T-s)

Je ni Rankine Cycle?

Mfumo wa Rankine ni mzunguko wa kifaa unachotumika sana katika majengo ya umeme kwa kutengeneza nishati ya mzunguko wa mafuta kwa kutumia mafuta ya mchakato. Vyombo muhimu vya Mfumo wa Rankine vinajumuisha mchakato wa mafuta wenye kusuka, pompa ya boiler, kondensaa safi, na boiler.

Boiler hutumika kuchoma maji kwa ajili ya mafuta ya mchakato kulingana na hitaji wa mchakato wa umeme.

Mafuta yanayotoka kutoka mchakato hupelekwa kondensaa radiali au axial flow kwa kondensaa mafuta hadi kuwa maji na kurudia tena kwenye boiler kupitia pompa za boiler kwa kutengeneza upya.

Hii inaweza kuwa rahisi zaidi ikiwa tutarudi nyuma na kukuelewa jinsi mzunguko wa umeme wa kawaida unaonekana.

Mzunguko wa Umeme wa Kawaida

Umeme unategemea kwa kutumia mazingira ya mafuta kwa kutumia mkaa, lignite, diesel, na mafuta ya chumba kama mafuta kulingana na uwezo na gharama. Schemu ya mzunguko wa mafuta inapatikana chini:

Jumla ya majengo ya umeme inaweza kugawanyika kwa subsystems ifuatayo.

• Sub-system A: Imekabiliana kama vyanzo muhimu vya majengo ya umeme (mchakato, kondensaa, pompa, boiler) kwa kutengeneza nishati.

• Sub-system B: Imekabiliana kama chimani, ambako gases mbaya zinapelekwa kwenye hewa.

• Sub-system C: Imekabiliana kama generator wa umeme kwa kutengeneza nishati ya kinetiki kwa umeme.

• Sub-system D: Imekabiliana kama mifumo ya maji ya baridi kwa kutokomea moto wa mafuta yaliyotokea kondensaa na kubadilisha mfumo wa mafuta kwa maji (condensate).

Tutahusu subsystem katika mzunguko huu wa majengo ya umeme ambayo hutegemea Rankine cycle.

Masharti mengi ya matumizi ya Carnot yanaweza kutengeneza kwa urahisi katika mzunguko wa Rankine.

Mzunguko wa Rankine Ideal

Katika mzunguko wa mafuta, ikiwa mafuta inayotumika hutembelea sehemu zote za majengo ya umeme bila ukosefu na pressure drop ya friction, basi mzunguko unatafsiriwa kama Mzunguko wa Rankine Ideal.

Mzunguko wa Rankine ni mzunguko asili wa majengo yoyote ya umeme ambapo mafuta inayotumika inabadilika mara kwa mara kutoka maji kwa mafuta na naofananavyo.

Ramani za (p-h) na (T-s) ni muhimu kwa kuelewa kazi ya mzunguko wa Rankine pamoja na maelezo yaliyotolewa chini:

1-2-3 Isobaric Heat Transfer au Heat Addition ya Constant pressure katika boiler

Boiler ni heat exchanger mkubwa ambao mkaa anayotengeneza moto kama mkaa, lignite, au mafuta hutumia heat indirectly kwa maji kwa pressure constant. Maji huingia kwenye boiler kutoka pompa ya boiler kama liquid compressed kwenye state-1 na hutengenezwa temperature saturation kama inavyoonyeshwa T-s diagram kama state-3.

Imbalance ya energy katika boiler au energy added in a steam generator,
qin= h3-h1

3-4 Isentropic Expansion au Isentropic expansion katika mchakato

Mafuta kutoka chomo cha boiler ingia mchakato kwenye state 3, ambapo yanafungua isentropically kwenye mchakato fixed na moving blade kwa kutengeneza kazi ya mzunguko wa mchakato, ambayo imeunganishwa na generator wa umeme.
Kazi iliyotolewa na mchakato (Kutokujibu heat transfer na mazingira)
Wturbine out= h3-h4

4-5 Isobaric Heat Rejection au Heat Rejection ya Constant pressure katika kondensaa

Kwenye state-4, mafuta ingia kondensaa. Badiliko la mfumo linatokana kama mafuta hutokea maji kwa pressure constant katika kondensaa kwa kutumia heat ya mafuta kwa mzunguko wa maji kwa tubes za kondensaa. Badiliko la mfumo linaonekana kondensaa, na mafuta inayotoka kondensaa inaonekana kama liquid na imemarkedi kama point 5.
Energy rejected in the condenser, qout= h4-h5

5-1 Isentropic Compression au Isentropic compression katika pompa

Maji yatoka kondensaa kwenye state 5 na ingia pompa. Pompa hii hutengeneza pressure ya maji kwa kutumia kazi wakati wa processes. Katika vifaa viwili na specific volume chache, kazi ndogo hii inaweza kutengeneza kwa upimaji wa kazi ya mchakato wa mafuta.
Work was done on the pump per kg of water, W51= h5-h1.