8.5 Rankine Strøm Sykluser

neste: 8.6 forbedringer av rankine opp: 8. Strøm Sykluser Med Forrige: 8.4 Den Clausius-Clapeyron Ligningen Innhold Index

Figur 8.11:Rankine strøm syklus withtwo-fase arbeidsfluid

En skjematisk av komponentene I En Rankine syklus er vist Infigure 8.11. Syklusen vises på og koordinater i figur 8.12.Prosessene I Rankine-syklusen er som følger:

$d \rightarrow e$ : Coldliquid ved starttemperatur trykkes reversibelt til ahøyt trykk av en pumpe. I denne prosessen endres volumetlitt.
$e \rightarrow a$ : Reversibel konstant trykkoppvarming i en kjele til temperatur .
$a \ rightarrow b$ : Varme tilsatt ved konstant temperatur (konstanttrykk), med overgang av væske til damp.
$b \ rightarrow c$ : Isentropicexpansion gjennom en turbin. Kvaliteten reduseres fra enhet atpoint til .
$c \rightarrow d$ : Væske-dampblanding kondensert attemperatur ved å trekke ut varme.

Figur 8.12: Rankine syklus diagram.Stasjonene tilsvarer de i Figur 8.11

i rankine-syklusen er den gjennomsnittlige temperaturen der varmen leveres mindre enn maksimumstemperaturen, , Slik at effektivitetener Mindre enn for en carnot-syklus som arbeider mellom samme maksimum og minimumstemperaturer. Varmeabsorpsjonen finner sted påkonstant trykk over , men bare delen er isotermisk.Varmen avvist skjer over ; dette er ved både konstantemperatur og trykk.

for å undersøke effektiviteten Av Rankine-syklusen definerer vi en meaneffective temperature, , når det gjelder varmevekslet ogentropi forskjeller:

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

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 ekspansjonsprosessene er isentropiske, så deentropiforskjellene er relatert av

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

den termiske effektiviteten kan skrives i form av de gjennomsnittlige effectivetemperaturene som

$\displaystyle \eta_\textrm{termisk} =1 - \frac{t_{m1}}{t_{m2}}.$

For Rankine-syklusen, $t_{m1} \ ca. t_1$ $t_{m2} t_2$ . Fromdenne ligningen ser vi ikke bare grunnen til at sykluseffektiviteten er mindre enn En Carnot-syklus, men retningen for å flytte mellom syklusdesign (økt $t_{m2}$ ) hvis vi ønsker å økeeffektiviteten.

det er flere funksjoner som bør noteres omfigur 8.12 og Rankine syklusen generelt:

og Diagrammer er ikke like i form, som devar med den perfekte gassen med konstant spesifikke varmer. Hellingen til en konstant trykk reversibel varmetilsettingslinje er, som avledet inChapter 6,
$\displaystyle \left(\frac{\partial h}{\partial s}\right)_P = t.$

i tofaseområdet betyr konstant trykk også konstanttemperatur, slik at hellingen til konstant trykkvarmetilsettinglinjen er konstant og linjen er rett.
effekten avirreversibilities er representert av den stiplede linjen fra til . Irreversibel oppførsel under utvidelsen resulterer i en entropiverdi $s_{c'}$'}$ ved slutten av utvidelse som er høyere enn . Entalpi ved slutten av ekspansjonen (theturbinutgang) er således høyere for den irreversible prosessen enn den reversible prosessen, og som sett For Brayton syklusen, er theturbinarbeidet dermed lavere i det irreversible tilfellet.
Rankine syklusener mindre effektiv Enn Carnot syklusen for gitt maksimal ogminimumstemperaturer, men som sagt tidligere er det mer effektivt somen praktisk kraftproduksjonsenhet.