De Rankine cyclus voor een stoomturbine

Hoewel de technologische vooruitgang zeer snel is, is het vaak mogelijk om situaties te zien waarin moderne installaties gebruik maken van principes die in de afgelopen eeuwen zijn ontdekt. Bijvoorbeeld, de Rankine-cyclus, die in de 19e eeuw werd uitgevonden, wordt vandaag gebruikt bij de werking van stoomturbines .

De grote uitvinder

Rankin's cyclus werd ontdekt door een Schotse fysicus en ingenieur die voor het laatst in de eeuw leefde en werkte. De uitvinding werd vernoemd naar deze grote wetenschapper, die ook een van de oprichters van technische thermodynamica was.

Rankin William John is geboren in 1820 in de stad Edinburgh, waar hij drie jaar aan het instituut studeerde. De wetenschapper slaagde er echter niet in om deze instelling te voltooien vanwege een moeilijke financiële situatie. Maar dit stopte de begaafde fysicus niet met het uitvoeren van een aantal nuttige ontdekkingen. Zo kreeg hij in 1849 vergelijkingen in thermodynamica, waarin hij de relatie tussen mechanische energie en warmte beschrijft. Hij bouwde ook de theorie van een stoommachine en ontwikkelde de basisprincipes die het werk van deze eenheid onderbouwen. Deze bepalingen vormen het proces dat de naam werd ter ere van de wetenschapper-de Rankine-cyclus.

highlights

Deze cyclus is een theoretische uitdrukking van het werk van thermodynamische processen die plaatsvinden tijdens de werking van stoomkrachtcentrales in de herhalingsmodus. Het is mogelijk om dergelijke basiswerkzaamheden in deze cyclus uit te voeren:

• De vloeistof verdampt bij hoge druk;
• De watermoleculen in de gasvorm uitbreiden;
• Natte stoom condenseert op de muren van het vat;
• De vloeistofdruk neemt toe (terug naar de oorspronkelijke waarde).

Opgemerkt kan worden dat de thermische efficiëntie voor deze cyclus in directe verhouding staat met de initiële temperatuur. Ook wordt de efficiëntie van dit proces bepaald door de drukwaarden en de warmtetoestandindex bij de startpositie en bij de uitlaat.

Stoomturbine

Dit toestel is een warmteautomaat, waardoor elektriciteit wordt gegenereerd. De belangrijkste knooppunten van deze installatie kunnen worden gepresenteerd in de volgende lijst:

• Bewegbaar deel, dat bestaat uit een rotor en vaste messen daarop;
• Een stationair element met dergelijke bestanddelen als een stator en spuitpunten.

Het werk van de plant kan op deze manier worden gekenmerkt. Water in de gaseuze toestand bij hoge temperatuur en druk wordt in de turbine spuitpunten gevoed. Hier, bij een supersonische snelheid, verandert de potentiële energie van de damp in een kinetische energie, terwijl de deeltjes van de damp worden aangedreven. Dit creëert op zijn beurt een gasstroom die op de turbinebladen optreedt. Rotatie van deze elementen zorgt ervoor dat de rotor beweegt, wat resulteert in de vorming van elektriciteit. Verder vindt condensatie van de damp plaats en komt het in een speciale koelwaterontvanger, waarvandaan de vloeistof weer in de warmtewisselaar wordt gedwongen. Zo is er een herhaling van de operaties, dat wil zeggen de Rankine-cyclus wordt uitgevoerd.

Dit principe wordt gebruikt in installaties bij kerncentrales, en wordt ook gebruikt bij de exploitatie van autonome turbineinstallaties voor de productie van elektriciteit. Deze regeling is veruit de meest efficiënte en economische. Installaties die werken aan de principes van Rankin, worden verspreid over de hele wereld.