Bár a technológiai fejlődés nagyon gyors, gyakran előfordulnak olyan helyzetek, amikor a mai üzemek olyan elveket alkalmaznak, amelyeket az elmúlt évszázadokban fedeztek fel. Például a 19. században feltalált Rankine-ciklust ma is használják a gőzturbinákban.
Remek feltaláló
A Rankine-ciklust egy skót fizikus és mérnök fedezte fel, aki a múlt században élt és dolgozott. A találmányt erről a nagyszerű tudósról nevezték el, aki a műszaki termodinamika egyik megalapítója is volt.
Rankine William John 1820-ban született Edinburgh városában, ahol három évig tanult az intézetben. A tudósnak azonban a nehéz anyagi helyzet miatt nem sikerült befejeznie ezt az intézményt. De ez nem akadályozta meg a tehetséges fizikust abban, hogy számos hasznos felfedezést tegyen. Így 1849-ben olyan termodinamikai egyenleteket kapott, amelyek leírják a mechanikai energia és a hő kapcsolatát. Ő végezte a gőzgép elméletének felépítését és kidolgozta azokat az alapelveket, amelyek ennek az egységnek az alapját képezték. Ezek a rendelkezések alkotják a folyamatota tudósról nevezték el, a Rankine-ciklust.
Kiemelések
Ez a ciklus a gőzerőművek ismétlődő üzemmódban történő működése során fellépő termodinamikai folyamatok munkájának elméleti kifejezése. Ebben a ciklusban a következő alapvető műveleteket különböztethetjük meg:
- a folyadék nagy nyomáson elpárolog;
- a gáz halmazállapotú vízmolekulák kitágulnak;
- nedves gőz lecsapódik az edény falán;
- folyadéknyomás nő (visszatér az eredeti értékre).
Megjegyezhető, hogy ennek a ciklusnak a termikus hatásfoka egyenesen arányos a kezdeti hőmérséklettel. Ezen túlmenően ennek a folyamatnak a hatékonysága függ a nyomásértékektől és a hőállapot-indextől a kiindulási helyzetben és a kilépésnél.
Gőzturbina
Ez az egység egy hőmotor, amely villamos energiát termel. A telepítés fő összetevői a következő listában jeleníthetők meg:
- mozgó rész, amely egy rotorból és a hozzá csatlakoztatott lapátokból áll;
- álló elem olyan részekkel, mint az állórész és a fúvókák.
Az üzem működése a következőképpen írható le. A turbina fúvókáihoz magas hőmérsékletű és nyomású, gáz halmazállapotú víz kerül. Itt szuperszonikus sebességgel a gőz potenciális energiája mozgási energiává alakul, és a részecskék mozgásba lépnek.pár. Ez viszont egy gáznemű áramlást hoz létre, amely a turbina lapátjaira hat. Ezeknek az elemeknek a forgása a rotor elmozdulását idézi elő, aminek következtében elektromosság keletkezik. Ezután a gőz lecsapódik, és egy speciális hűtött víz tartályban ülepedik, ahonnan a folyadék ismét a hőcserélőbe kerül. Így a műveletek megismétlődnek, vagyis a Rankine ciklus végrehajtásra kerül.
Ezt az elvet alkalmazzák az atomerőművek létesítményeiben, valamint az autonóm turbinaberendezések villamosenergia-termelésére is. Ez a rendszer messze a leghatékonyabb és leggazdaságosabb. A Rankine alapú növényeket az egész világon elterjedt.
