Bốn giai đoạn trong chu trình Rankine Chu_trình_Rankine

Sơ đồ T T của một chu trình Rankine điển hình hoạt động giữa áp suất 0,06 bar và 50 bar. Bên trái từ đường cong hình chuông là chất lỏng, bên phải là chất khí và bên dưới là trạng thái cân bằng hơi chất lỏng bão hòa.

Có bốn quy trình trong chu trình Rankine. Các trạng thái được xác định bằng số (màu nâu) trong sơ đồ T - s.

  • Quy trình 1-2: Chất lỏng làm việc được bơm từ áp suất thấp đến cao. Vì chất lỏng là chất lỏng ở giai đoạn này, máy bơm đòi hỏi ít năng lượng đầu vào. Mặt khác, quá trình 1-2 còn được gọi là nén đẳng hướng
  • Quá trình 2-3: Chất lỏng áp suất cao đi vào nồi hơi, nơi nó được nung nóng ở áp suất không đổi bằng nguồn nhiệt bên ngoài để trở thành hơi bão hòa khô. Năng lượng đầu vào cần thiết có thể được tính toán một cách dễ dàng bằng phần mềm, sử dụng biểu đồ entropy - enthalpy (biểu đồ Mollier) hoặc bằng số, sử dụng bảng hơi nước. Mặt khác, quá trình 2-3 được bổ sung nhiệt và áp suất không đổi trong nồi hơi
  • Quá trình 3-4: Hơi bão hòa khô nở ra qua một tua-bin, tại đây, hợi nước làm quay cánh quạt của động cơ tua-bin tạo ra năng lượng. Điều này làm giảm nhiệt độ và áp suất của hơi, và một số hiện tượng ngưng tụ có thể xảy ra. Kết quả của quá trình này có thể được tính toán dễ dàng bằng biểu đồ hoặc bảng được ghi chú ở trên. Mặt khác, Quy trình 3-4 là mở rộng đẳng hướng.
  • Quá trình 4-1: Hơi sau đó đi vào thiết bị ngưng tụ, tại đó nó được ngưng tụ ở áp suất không đổi để trở thành chất lỏng bão hòa. Mặt khác, Quy trình 4-1 là loại bỏ nhiệt áp suất không đổi trong thiết bị ngưng tụ.

Trong một chu trình Rankine lý tưởng, bơm và tua-bin sẽ là đẳng hướng, tức là, bơm và tua-bin sẽ không tạo ra entropy và do đó tối đa hóa sản lượng công việc ròng. Các quy trình 1-2 và 3-4 sẽ được biểu diễn bằng các đường thẳng đứng trên sơ đồ T-s và gần giống với chu trình Carnot hơn. Chu trình Rankine được hiển thị ở đây ngăn chặn trạng thái của chất lỏng làm việc kết thúc ở vùng hơi quá nhiệt sau khi giãn nở trong tua-bin, làm giảm năng lượng được loại bỏ bởi các bình ngưng.

Chu trình năng lượng hơi thực tế khác với chu trình Rankine lý tưởng do không thể đảo ngược các thành phần vốn có do ma sát chất lỏng và mất nhiệt với môi trường xung quanh; ma sát chất lỏng làm giảm áp suất trong nồi hơi, thiết bị ngưng tụ và đường ống giữa các bộ phận và kết quả là hơi nước rời khỏi lò hơi ở áp suất thấp hơn; mất nhiệt làm giảm sản lượng công việc ròng, do đó cần thêm nhiệt vào hơi trong lò hơi để duy trì cùng mức sản lượng công việc ròng.