8.5 Rankine Strømcyklusser

næste: 8.6 forbedringer af Rankine up: 8. 8.4 Clausius-Clapeyron ligning Indhold Indeks

figur 8.11:Rankine strømcyklus med tofaset arbejdsvæske

en skematisk af komponenterne i en Rankine cyklus vises ifigur 8.11. Cyklussen vises på og koordinater i figur 8.12.Processerne i Rankine-cyklussen er som følger:

$d \højre pil e$ : Koldvæske ved starttemperatur er trykket reversibelt til ahøjt tryk af en pumpe. I denne proces ændres lydstyrkenlidt.
$e \ højre pil a$ : Reversibel konstant tryk opvarmning i en kedel til temperatur.
$a \højre B$ : varme tilsat ved konstant temperatur (konstanttryk), med overgang af væske til damp.
$b \Højre pil c$ : Isentropisk udvidelse gennem en turbine. Kvaliteten falder fra unity atpoint til .
$c \ højre pil d$ : Væske-damp blanding kondenseret attemperatur ved ekstraktion af varme.

figur 8.12:Rankine cyklus diagram.Stationer svarer til dem i figur 8.11

i Rankine-cyklussen er den gennemsnitlige temperatur, ved hvilken varme tilføres, mindre end den maksimale temperatur,, således at effektiviteten er mindre end en Carnot-cyklus, der arbejder mellem samme maksimum og minimumstemperaturer. Varmeabsorptionen finder sted klkonstant tryk over , men kun delen er isotermisk.Den afviste varme forekommer over ; dette er ved både konstant temperatur og tryk.

for at undersøge effektiviteten af Rankine-cyklussen definerer vi en middeleffektiv temperatur, , hvad angår varmeudvekslingen og deentropi forskelle:

$\displaystyle q_H$	$\displaystyle = T_{m2} \Delta s_2$
$\displaystyle q_L$	$\displaystyle = T_{m1}\Delta s_1.$

The thermal efficiency of the cycle is

$\displaystyle \eta_\textrm{thermal} = \frac{T_{m2} (s_b - s_e)- T_{m1} (s_c- s_d)}{T_{m2} (s_b - s_e)}.$

komprimerings-og ekspansionsprocesserne er isentropiske, så deentropiske forskelle er relateret af

$\displaystyle s_b-s_e =s_c - s_d.$

den termiske effektivitet kan skrives med hensyn til de gennemsnitlige effektivetemperaturer som

$\displaystyle \eta_\tekstrm{Thermal} =1 - \frac{T_{M1}}{T_{m2}}.$

for Rankine-cyklussen $t_{m1} \ca.T_1$ $t_{m2} T_2$ . Fra denne ligning ser vi ikke kun årsagen til, at cykluseffektivitetener mindre end en Carnot-cyklus, men retningen for at flytte interms af cyklusdesign (øget $t_{m2}$ ), hvis vi ønsker at øgeeffektiviteten.

der er flere funktioner, der skal bemærkes omfigur 8.12 og Rankine-cyklen generelt:

og diagrammer er ikke ens i form, som Devar med den perfekte gas med konstante specifikke heats. Hældningen afen reversibel varmetilsætningslinje med konstant tryk er, som afledt ikapitel 6,
$\displaystyle \left(\frac{\partial h}{\partial s}\right)_P = T.$

i tofaseområdet betyder konstant tryk også konstanttemperatur, så hældningen af den konstante trykvarmetilsætningslinje er konstant, og linjen er lige.
effekten afirreversibilities er repræsenteret af den stiplede linje fra til. Irreversibel adfærd under udvidelsen resulterer i en værdiaf entropi $s_{c'}$'}$ i sluttilstanden for ekspansion, der erhøjere end . Entalpien i slutningen af udvidelsen (theturbinudgang) er således højere for den irreversible proces end forden reversible proces, og som det ses for Brayton-cyklussen, er theturbinarbejdet således lavere i det irreversible tilfælde.
Rankine cykluser mindre effektiv end Carnot-cyklen for givet maksimum ogminimumstemperaturer, men som tidligere sagt er det mere effektivt somen praktisk kraftproduktionsanordning.