Αν και η τεχνολογική πρόοδος είναι πολύ γρήγορη, είναι σύνηθες να βλέπουμε καταστάσεις όπου τα σημερινά φυτά χρησιμοποιούν αρχές που ανακαλύφθηκαν τους προηγούμενους αιώνες. Για παράδειγμα, ο κύκλος Rankine, ο οποίος εφευρέθηκε τον 19ο αιώνα, εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στους ατμοστρόβιλους σήμερα.
Μεγάλος εφευρέτης
Ο κύκλος Rankine ανακαλύφθηκε από έναν Σκωτσέζο φυσικό και μηχανικό που έζησε και εργάστηκε τον προηγούμενο αιώνα. Η εφεύρεση πήρε το όνομά της από αυτόν τον σπουδαίο επιστήμονα, ο οποίος ήταν επίσης ένας από τους ιδρυτές της τεχνικής θερμοδυναμικής.
Rankine William John γεννήθηκε το 1820 στην πόλη του Εδιμβούργου, όπου σπούδασε για τρία χρόνια στο ινστιτούτο. Ωστόσο, ο επιστήμονας δεν κατάφερε να ολοκληρώσει αυτό το ίδρυμα λόγω της δύσκολης οικονομικής κατάστασης. Αλλά αυτό δεν εμπόδισε τον ταλαντούχο φυσικό να κάνει μια σειρά από χρήσιμες ανακαλύψεις. Έτσι, το 1849, έλαβε εξισώσεις στη θερμοδυναμική που περιγράφουν τη σχέση μεταξύ μηχανικής ενέργειας και θερμότητας. Πραγματοποίησε επίσης την κατασκευή της θεωρίας της ατμομηχανής και ανέπτυξε τις βασικές αρχές που αποτέλεσαν τη βάση για τη λειτουργία αυτής της μονάδας. Αυτές οι διατάξεις αποτελούν τη διαδικασίαπήρε το όνομά του από τον επιστήμονα, τον κύκλο Rankine.
Highlights
Αυτός ο κύκλος είναι μια θεωρητική έκφραση του έργου των θερμοδυναμικών διεργασιών που συμβαίνουν κατά τη λειτουργία ατμοηλεκτρικών σταθμών σε λειτουργία επανάληψης. Μπορούμε να διακρίνουμε τις ακόλουθες βασικές πράξεις που περιλαμβάνονται σε αυτόν τον κύκλο:
- το υγρό εξατμίζεται σε υψηλή πίεση,
- μόρια νερού σε αέρια κατάσταση διαστέλλονται;
- υγρός ατμός συμπυκνώνεται στα τοιχώματα του δοχείου,
- η πίεση υγρού αυξάνεται (επιστρέφει στην αρχική τιμή).
Μπορεί να σημειωθεί ότι η θερμική απόδοση για αυτόν τον κύκλο είναι ευθέως ανάλογη με την αρχική θερμοκρασία. Επίσης, η αποτελεσματικότητα αυτής της διαδικασίας εξαρτάται από τις τιμές πίεσης και τον δείκτη θερμικής κατάστασης στην αρχική θέση και στην έξοδο.
Ατμοστρόβιλος
Αυτή η μονάδα είναι μια θερμική μηχανή που παράγει ηλεκτρική ενέργεια. Τα κύρια στοιχεία αυτής της εγκατάστασης μπορούν να αναπαρασταθούν στην ακόλουθη λίστα:
- κινούμενο τμήμα, το οποίο αποτελείται από έναν ρότορα και λεπίδες προσαρτημένες σε αυτό;
- στάσιμο στοιχείο με εξαρτήματα όπως στάτορας και ακροφύσια.
Η λειτουργία της μονάδας μπορεί να περιγραφεί ως εξής. Νερό σε αέρια κατάσταση σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση παρέχεται στα ακροφύσια του στροβίλου. Εδώ, με υπερηχητική ταχύτητα, η δυναμική ενέργεια του ατμού μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια και τα σωματίδια τίθενται σε κίνησηζεύγος. Αυτό, με τη σειρά του, δημιουργεί μια αέρια ροή που δρα στα πτερύγια του στροβίλου. Η περιστροφή αυτών των στοιχείων προκαλεί την κίνηση του ρότορα, με αποτέλεσμα να παράγεται ηλεκτρική ενέργεια. Στη συνέχεια, ο ατμός συμπυκνώνεται και κατακάθεται σε έναν ειδικό δέκτη κρύου νερού, από όπου το υγρό εξαναγκάζεται και πάλι στον εναλλάκτη θερμότητας. Έτσι, οι πράξεις επαναλαμβάνονται, δηλαδή πραγματοποιείται ο κύκλος Rankine.
Αυτή η αρχή χρησιμοποιείται σε εγκαταστάσεις σε πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, χρησιμοποιείται επίσης στη λειτουργία αυτόνομων εγκαταστάσεων στροβίλων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό το σχέδιο είναι μακράν το πιο αποτελεσματικό και οικονομικό. Τα φυτά με βάση το Rankine διανέμονται σε όλο τον κόσμο.
