8.5 Rankine Ciclos de Energia

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Figura 8.11:Rankine o ciclo de potência withtwo-fase fluido de trabalho

Imagem fig6RankineSchematic_web

esquemática dos componentes de um ciclo de Rankine é mostrado em do figura 8.11. O ciclo é mostrado no $ P$$ v$$ T$$ s$ e $ h$$ s$ coordenadas na Figura 8.12.Os processos do ciclo de Rankine são como segue:

  1. $ d \rightarrow e$: Coldliquid a temperatura inicial $ T_1$ é pressurizado, de forma reversível para asumo a pressão por uma bomba. Neste processo, o volume muda ligeiramente.
  2. $ e \rightarrow a$: Aquecimento constante reversível numa caldeira até à temperatura$ T_2$.
  3. $ a \rightarrow b$: calor adicionado a temperatura constante $ T_2$ (pressão constante), com transição de líquido para vapor.
  4. : Isentropicexpansion through a turbine. A qualidade diminui de unity atpoint $ b$ para $ X_c 1$.
  5. $ c \rightarrow d$: Mistura líquido-vapor condensado attemperatura $ T_1$ extraindo calor.
figura 8.12:diagrama do ciclo Rankine.As estações correspondem às da figura 8.11

Imagem fig6RankineCyclePV_webImagem fig6RankineCycleTS_webImagem fig6RankineCycleHS_web

No ciclo de Rankine, a temperatura média na qual o calor é suppliedis menos do que a temperatura máxima, $ T_2$, para que o efficiencyis menor do que a de um Carnot, ciclo de trabalho entre a mesma maximumand temperaturas mínimas. A absorção de calor ocorre atconstant pressão sobre $ eab$, mas apenas a parte $ ab$ é isotérmica.The heat rejected occurs over $ cd$; this is at both constanttemperature and pressure.

para examinar a eficiência do ciclo Rankine, definimos uma temperatura média eficaz, $ t_m$, em termos de troca de calor e diferenças de 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

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

A compressão e expansão de processos são isentropic, assim theentropy diferenças estão relacionadas por

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

A eficiência térmica pode ser escrito em termos da média effectivetemperatures como

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

Para o ciclo de Rankine, $ T_{m1} \approx T_1$$ T_{m2} T_2$. A partir desta equação, vemos não só a razão pela qual a eficiência do ciclo é menor do que a de um ciclo de Carnot, mas a direção para mover intermos do design do ciclo (aumentado $ t_{m2}$) se quisermos aumentar a eficiência.

Há várias características que devem ser observadas aboutFigure 8.12 e o ciclo de Rankine, em geral:

  1. $ T$$ s$ e o $ h$$ s$ diagramas não são semelhantes em forma, como theywere com o perfeito gás com a constante específica aquece. A inclinação do ofa de pressão constante calor reversíveis, além de linha, como derivada inChapter 6,
    $\displaystyle \left(\frac{\partial h}{\partial s}\right)_P = T.$

    Em duas fases região, a pressão constante significa também constanttemperature, então a inclinação da pressão constante calor additionline é constante e a linha é reta.

  2. The effect ofirreversibilities is represented by the dashed line from $ b$ to$ C ' $'$. Irreversível comportamento durante a expansão resulta em um valueof entropia $ s_{c}$'}$ no final do estado de $ c'$'$ expansão que ishigher de $ s_c$. A entalpia no final da expansão (a saída da turbina) é assim maior para o processo irreversível do que para o processo reversível, e, como visto para o ciclo de Brayton, o trabalho da turbina é assim menor no caso irreversível.o ciclo de Rankine é menos eficiente do que o ciclo de Carnot para as temperaturas máximas e mínimas, mas, como disse anteriormente, é mais eficaz como dispositivo prático de produção de energia.de onde vêm os graus Rankine? Relacionado com a Rankine cycles?(MP 8.9)
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