8.5 Rankine Cicli di Potenza

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Figura 8.11:Rankine, il ciclo di alimentazione withtwo fase di fluido di lavoro

schematica dei componenti di un ciclo Rankine è mostrato inFigure 8.11. Il ciclo viene visualizzata sulla e coordinate in Figura 8.12.I processi nel ciclo Rankine sono i seguenti:

$d d \rightarrow e e$ : Freddo liquido alla temperatura iniziale è pressurizzato reversibilmente ad alta pressione da una pompa. In questo processo, il volume cambialeggermente.
$e e \ rightarrow a a$ : Riscaldamento a pressione costante reversibile in caldaia a temperatura.
$a a \rightarrow b$ : Calore aggiunto a temperatura costante (constantpressure), con transizione da liquido a vapore.
$b b \rightarrow c c$ : Isentropicexpansion attraverso una turbina. La qualità diminuisce da unity atpoint a .
$c c \ rightarrow d d$ : Miscela liquido-vapore condensata atemperature estraendo calore.

Figura 8.12:Diagramma del ciclo di Rankine.Le stazioni corrispondono a quelle della Figura 8.11

il ciclo di Rankine, in media la temperatura a cui il calore viene suppliedis inferiore alla massima temperatura, , in modo che il efficiencyis meno di quella di un ciclo di Carnot lavora tra la stessa maximumand temperature minime. L’assorbimento del calore avviene a pressione costante su, ma solo la parte è isotermica.Il calore rifiutato si verifica su ; questo è sia a temperatura costante che a pressione.

Per esaminare l’efficienza del ciclo di Rankine, definiamo una temperatura media efficace, , in termini di calore scambiato e le differenze di entropia:

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

The thermal efficiency of the cycle is

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

processi di compressione ed espansione sono isoentropico, così theentropy differenze sono legate da

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

L’efficienza termica può essere scritto in termini di media effectivetemperatures come

$\displaystyle \eta_\textrm{termica} =1 - \frac{T_{m1}}{T_{m2}}.$

Per il ciclo di Rankine, $T T_{m1} \circa T_1 T$ $T T_{m2} T_2.$ . Da questa equazione vediamo non solo la ragione per cui l’efficienza del ciclo è inferiore a quella di un ciclo di Carnot, ma la direzione per spostare interms of cycle design (increased $T T_{m2}$ ) se vogliamo aumentare l’efficienza.

Ci sono diverse funzioni che dovrebbe essere notato aboutFigure 8.12 e il ciclo Rankine in generale:

e schemi non sono simili nella forma, come theywere con il gas perfetto con costante calori specifici. La pendenza di un costante pressione di calore reversibili oltre la linea è, come derivato inChapter 6,
$\displaystyle \left(\frac{\partial h}{\partial s}\right)_P = T.$

In due fasi (regione, la pressione costante significa anche constanttemperature, in modo che la pendenza della pressione costante il calore additionline è costante e la linea è diritta.
L’effetto dell’irreversibilità è rappresentato dalla linea tratteggiata da a. Irreversibile comportamento durante l’espansione risultati in un valueof entropia $s_{c'}$'}$ alla fine stato di espansione che ishigher di . L’entalpia alla fine dell’espansione (uscita urbana) è quindi più alta per il processo irreversibile che per il processo reversibile e, come visto per il ciclo di Brayton, il lavoro urbano è quindi più basso nel caso irreversibile.
Il ciclo Rankine è meno efficiente del ciclo Carnot per temperature massime e minime date, ma, come detto in precedenza, è più efficace come un pratico dispositivo di produzione di energia.