Rankineov ciklus: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
m Uklonjena promjena suradnika Pliskin, vraćeno na zadnju inačicu suradnika Kubura |
m Uklonjena promjena suradnika Lasta, vraćeno na zadnju inačicu suradnika Pliskin |
||
Redak 1:
{{Radovi}}
'''Rankineov ciklus''' je [[Termodinamika|termodinamički]] kružni proces koji ulaznu [[toplina|toplinu]] pretvara u [[mehanički rad]]. Proces se odvija između dvaju toplinskih spremnika, a [[radni medij]], koji je uglavnom [[voda]], vraća se u svoje početno stanje nakon niza termodinamičkih procesa s čime je jedan [[ciklus]] završen. Ovaj proces je od izuzetne važnosti jer se njime proizvodi oko 80% [[Električna energija|električne energije]] na cijelom svijetu. Naziv je dobio po Škotskom inženjeru i fizičaru Williamu Johnu Macquornu Rankineu.
==Opis==
Rankineov ciklus radi po modelu [[Toplinski stroj|toplinskih strojeva]]. Koristi se za dobivanje mehaničkog rada koji se najčešće pretvara u električnu energiju, pa je tako ovaj ciklus osnovni model rada [[Termoelektrana|termoelektrana]] i [[Nuklearna elektrana|nuklearnih elektrana]].
Za Rankineov ciklus se može reći da je to [[Carnotov ciklus|Carnotov ciklus]] u praksi jer su principi rada isti. Osnovne razlika je to što se procesi dovođenja i odvođenja topline u Rankineovom ciklusu odvijaju [[Izobarni proces|izobarno]], dok se teoretskom Carnotovom ciklusu ti procesi odvijaju [[Izotermni proces|izotermno]]. [[Pumpa|Pumpa]] se kod Rankineovog ciklusa koristi za podizanje [[Tlak|tlaka]] [[Kapljevina|kapljevini]], a kod Carnotovog ciklusa se [[Komprimiranje|komprimira]] [[Plin|plin]]. To je ujedno i jedna od glavnih prednosti za provođenje [[Termodinamički kružni proces|termodinamičkog kružnog procesa]] u praksi, budući da podizanje tlaka kapljevini zahtjeva vrlo malo [[Energija|energije]] u odnosu na komprimiranje plina. Nakon [[Kondenzacija|kondenzacije]] vodene pare, pumpa koja podiže tlak kapljevitoj vodi troši približno 1% do 3% snage [[Turbina|turbine]] i tako omogućava veći stupanj djelovanja stvarnog ciklusa.
Stupanj djelovanja Rankineovog procesa ovisi o temperaturama dovođenja i odvođenja topline, a ograničen je maksimalnim temperaturam koje materijali mogu podnijeti i kritičnom točkom radnog medija. Najveću prepreku predstavlja temperatura odvođenja topline, tj. temperatura rashladnog spremnika koja je određena temperaturom okoline. Stupanj djelovanja Rankineovog ciklusa je oko 40%, dok je teoretski stupanj djelovanja Carnotovog ciklusa oko 60%. Ulazne temperature u [[Parna turbina|parnu turbinu]] iznose oko 565°C i to je maksimum, dok ulazne temperature za plinske turbine iznose oko 1500°C, ali unatoč tome imaju približno jednake stupnjeve djelovanja.
Radni medij, odnosno voda, prolazi tijekom ciklusa kroz niz promjena te se ponovno koristi u procesu. [[Vodena para|Vodena para]] koja se često može vidjeti kako se izdiže iz [[Termoenergetska postrojenja|termoenergetskih postrojenja]] nije iz Rankineovog ciklusa, već je to rashladni medij koji [[Isparavanje|isparava]] nakon što je primio otpadnu toplinu iz procesa.
==Procesi u Rankineovom ciklusu==
Komponente osnovnog Rankineovog ciklusa kao osnovnog modela parne elektrane su: [[Parni kotao|Parni kotao]], turbina, [[Kondenzator|kondenzator]] i pumpa.
Postoje četiri osnovna procesa u Rankineovom ciklusu, koji su označeni na dijagramu desno.
*'''1-2''': Voda se [[Izentropski proces|izentropski]] tlači na visoki tlak koji odgovara tlaku koji vlada u parnom kotlu.
*'''2-3''': U parnom kotlu se pri konstantnom tlaku voda zagrijava vrućim dimnim plinovima, nastalim od određenog goriva, od stanja pothlađene kapljevine do stanja suhozasićene pare.
*'''3-4''': [[Suhozasićena vodena para|Suhozasićena vodena para]] nakon izlaska iz kotla ulazi u turbinu gdje izentropski ekspandira pri čemu proizvodi mehanički rad.
*'''4-1''': Nakon izlaska iz turbine, nastala [[Zasićena vodena para|zasićena (mokra)]] para ulazi u kondenzator gdje se pri konstantnom tlaku hladi i kondenzira do stanja [[Vrela kapljevina|vrele kapljevine]] nakon čega je spremna za ulazak u pumpu i time je ciklus završen.
U svakom realnom Rankineovom ciklusu promjene stanja 1-2 i 3-4 nisu izentropske, već generiraju određeni iznos entropije, što uzrokuje smanjenje izlaznog rada turbine i povećanje uloženog rada za pumpu. To dovodi do smanjenja stupnja djelovanja cijelog procesa.
==Varijable==
<table border="0" cellspacing="8">
<tr><td><math>\Phi\,</math></td><td>Toplinski tok koji predstavlja topline dovođenja i odvođena (energija u jedinici vremena)</td></tr>
<tr><td><math>q_{m}\,</math></td><td>[[Maseni protok|Maseni protok]] (masa u jedinici vremena)</td></tr>
<tr><td><math>\dot{W}</math></td><td>Mehanička [[Snaga|snaga]] dobivena ili potrošena za pogon sustava (energija u jedinici vremena)</td></tr>
<tr><td><math>\eta_{term}\,</math></td><td>Termodinamički stupanj djelovanja (neto dobiveni rad po neto ulaznom toplinom, bezdimenzijska veličina)</td></tr>
<tr><td><math>\eta_{pump},\eta_{turb}\,</math></td><td>Stupanj djelovanja turbine i pumpe</td></tr>
<tr><td><math>h_1, h_2, h_3, h_4\,</math></td><td>Specifične entalpije istaknutih točaka procesa</td></tr>
<tr><td><math>h_{4s}\,</math></td><td>Specifična entalpija na izlazu iz turbine kada bi ekspanzija bila idealna (izentropska)</td></tr>
<tr><td><math>p_{1}, p_{2}\,</math></td><td>Tlakovi prije i nakon pumpe</td></tr>
</table>
{{mrva-fiz}}
[[Kategorija:Termodinamika]]
[[ca:Cicle de Rankine]]
[[de:Clausius-Rankine-Kreisprozess]]
[[es:Ciclo de Rankine]]
[[fr:Cycle de Rankine]]
[[gl:Ciclo de Rankine]]
[[hr:Rankineov_ciklus]]
[[id:Siklus Rankine]]
[[it:Ciclo di Rankine]]
[[hu:Rankine-körfolyamat]]
[[ja:ランキンサイクル]]
[[pl:Obieg Rankine'a]]
[[pt:Ciclo Rankine]]
[[ru:Цикл Ренкина]]
[[tr:Rankine çevrimi]]
| |||