Den Rankine cyklus til en dampturbine

Selvom teknologiske fremskridt er meget hurtige, er det ofte muligt at se situationer, hvor moderne installationer bruger principper, der blev opdaget i de sidste århundreder. For eksempel er Rankine-cyklen, som blev opfundet i 1800-tallet, brugt i dampturbines arbejde i dag.

Den store opfinder

Rankins cyklus blev opdaget af en skotsk fysiker og ingeniør, som boede og arbejdede i århundredet før sidst. Opfindelsen blev opkaldt efter denne store videnskabsmand, som også var en af grundlæggerne af teknisk termodynamik.

Rankin William John blev født i 1820 i Edinburgh, hvor han studerede i tre år på instituttet. Forskeren undlod imidlertid at afslutte denne institution på grund af en vanskelig økonomisk situation. Men det stoppede ikke den begavede fysiker fra at udføre en række nyttige opdagelser. Så i 1849 modtog han ligninger i termodynamik, der beskriver forholdet mellem mekanisk energi og varme. Han konstruerede også teorien om en dampmotor og udviklede de grundlæggende principper, der understøtter denne enheds arbejde. Disse bestemmelser er den proces, der blev givet navnet til ære for forskeren-Rankine-cyklen.

Højdepunkter

Denne cyklus er et teoretisk udtryk for arbejdet med termodynamiske processer, der forekommer under driften af dampkraftværker i gentagelsestilstanden. Det er muligt at udelukke sådanne grundlæggende operationer, der går ind i denne cyklus:

• Væsken afdampes ved højt tryk;
• Vandmolekylerne i gasformen udvider;
• Våd damp kondenserer på skibets vægge;
• Væsketrykket øges (vender tilbage til den oprindelige værdi).

Det kan bemærkes, at den termiske effektivitet for denne cyklus er i direkte forhold til begyndelsestemperaturen. Effektiviteten af denne proces bestemmes også af trykværdierne og varmestatistikken ved startpositionen og ved udløbet.

Dampturbine

Denne enhed er en varmemotor, hvilket resulterer i elektricitet. Hovednoden for denne installation kan præsenteres i følgende liste:

• Bevægelig del, som består af en rotor og faste knive på den;
• Et stationært element med sådanne bestanddele som en stator og dyser.

Arbejdet i planten kan karakteriseres på denne måde. Vand i gasformet tilstand ved høj temperatur og tryk indføres i turbondyserne. Her, ved en supersonisk hastighed, bliver dampens potentielle energi til en kinetisk energi, mens dampens partikler drives. Dette skaber igen en gasformig strøm, der virker på turbineblade. Rotation af disse elementer får rotoren til at bevæge sig, hvilket resulterer i dannelse af elektricitet. Endvidere foregår kondensering af dampen, og den afregnes i en speciel kølevandsmodtager, hvorfra væsken igen tvinges ind i varmeveksleren. Således er der en gentagelse af operationer, det vil sige Rankine-cyklen udføres.

Dette princip anvendes i anlæg på atomkraftværker, og det bruges også til drift af autonome turbineanlæg til elproduktion. Denne ordning er langt den mest effektive og økonomiske. Anlæg, der arbejder med Rankins principper, distribueres over hele verden.