8.5 cicluri de putere Rankine

următor: 8.6 îmbunătățiri ale Rankine up: 8. Cicluri de putere cu anterior: 8.4 ecuația Clausius-Clapeyron Cuprins Index

figura 8.11:ciclu de putere Rankine cu fluid de lucru cu două faze

o schemă a componentelor unui Rankine ciclul este prezentat Înfigura 8.11. Ciclul este afișat pe și coordonate în figura 8.12.Procesele din ciclul Rankine sunt următoarele:

$d \rightarrow e$ : lichid rece la temperatura inițială este presurizat reversibil la o presiune ridicată de către o pompă. În acest proces, volumul se schimbăușor.
$e \ rightarrow a$ : Încălzire reversibilă sub presiune constantă într-un cazan la temperatura.
$a \rightarrow b$ : căldură adăugată la temperatură constantă (constantpressure), cu trecerea lichidului la vapori.
$b \rightarrow c$ : Isentropicexpansion printr-o turbină. Calitatea scade de la unitate atpoint la.
$c \ rightarrow d$ : Amestec lichid-vapori condensat attemperature prin extragerea căldurii.

figura 8.12:diagrama ciclului Rankine.Stațiile corespund celor din Figura 8.11

ă>

în ciclul Rankine, temperatura medie la care este furnizată căldura este mai mică decât temperatura maximă, , astfel încât eficiența este mai mică decât cea a unui ciclu Carnot care funcționează între aceleași temperaturi maxime și minime. Absorbția căldurii are loc lapresiunea constantă peste , dar numai partea este Izotermă.Căldura respinsă are loc peste ; aceasta este atât la temperatură constantă, cât și la presiune.

pentru a examina eficiența ciclului Rankine, definim o temperatură medie eficientă,, în ceea ce privește căldura schimbată și diferențele de entropie:

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

The thermal efficiency of the cycle is

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

procesele de compresie și expansiune sunt izentropice, deci diferențele de entropie sunt legate de

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

eficiența termică poate fi scrisă în termeni de effectivetemperatures medii ca

$\displaystyle \eta_\textrm{Thermal} =1 - \frac{t_{M1}}{t_{m2}}.$

pentru ciclul Rankine, $t_{m1} \aproximativ T_1$ $t_{m2} T_2$ . Dinaceastă ecuație vedem nu numai motivul pentru care eficiența ciclului este mai mică decât cea a unui ciclu Carnot, ci și direcția de deplasare în interiorul designului ciclului (crescut $t_{m2}$ ) dacă dorim să creștem eficiența.

există mai multe caracteristici care trebuie notate desprefigura 8.12 și ciclul Rankine în general:

și nu au o formă similară, deoarece eiau fost cu gazul perfect cu căldură specifică constantă. Panta unei linii de adăugare a căldurii reversibile cu presiune constantă este, după cum derivă în capitolul 6,
$\displaystyle \left(\frac{\partial h}{\partial s}\right)_P = T.$

în regiunea cu două faze, presiunea constantă înseamnă, de asemenea, o temperatură constantă, astfel încât panta liniei de adăugare a căldurii cu presiune constantă este constantă și linia este dreaptă.
efectul irreversibilităților este reprezentat de linia punctată de la la. Comportamentul ireversibil în timpul expansiunii are ca rezultat o valoare a entropiei $s_{c'}$'}$ la starea finală a expansiunii care este mai mare decât . Entalpia la sfârșitul expansiunii (ieșirea turbinei) este astfel mai mare pentru procesul ireversibil decât pentru procesul reversibil și, așa cum se vede în ciclul Brayton, activitatea turbinei este astfel mai mică în cazul ireversibil.
ciclul Rankine este mai puțin eficient decât ciclul Carnot pentru temperaturi maxime și minime date, dar, așa cum am spus mai devreme, este mai eficient ca un dispozitiv practic de producere a energiei.