Ciclo de Rankine: Diferenzas entre revisións

O '''Ciclo Rankine''' é un ciclo [[Termodinámica|termodinámico]]. ModelizaServe de modelo para a obtención de [[Traballo (física)|traballo]] nunha [[turbina de vapor]]. Debe o seu nome ó matemático escocés [[William John Macquorn Rankine]].

==Procesos de undun ciclo Rankine==

[[Ficheiro:Ts-rankine.png|miniatura|300px|dereita|O diagrama [[Temperatura|T]]-[[Entropía|S]] de undun ciclo Rankine, exhibindo un proceso real e ideal.]]

Existen catro procesos<ref>Moran & Shapiro: 'Fundamentals of Engineering Thermodynamics' (ISBN 0471274712)</ref> nun ciclo Rankine, cada un alterando as propiedades do fluído de traballo. Estas propiedades son identificadas polos números no diagrama da dereita.

*'''Proceso 4-1''': PrimeiroPprimeiro, o fluído é bombeado (idealmente de forma [[proceso isoentrópico|isoentrópica]]) de unhadunha presión baixa paraa unha presión alta utilizándose unha [[Bomba hidráulica|bomba]]. O bombeamento requerrequere aportesubministración de enerxía.

*'''Proceso 1-2''': Oo fluído presurizado entra nunha caldeira, onde é quentado a presión constante até se tornar vapor sobrequentado. Fontes comúns de calor inclúen [[carbón]], [[gas natural]] e [[enerxía nuclear]].

*'''Proceso 2-3''': Oo vapor sobrequentado expandeexpándese a través de unhadunha [[turbina]] para xerar traballo. Idealmente, esta expansión é isoentrópica. Con esta expansión, tanto a presión cantocomo a temperatura se reducen.

*'''Proceso 3-4''': Oo vapor entra nun [[condensador]], onde é arrefriado até a condición de [[líquido]] saturado. Este líquido retorna á bomba e o ciclo se repiterepítese.

O fluído de traballo nun ciclo Rankine segue un ciclo fechado, e é constantemente reutilizado. O [[vapor]] que se desprende en estacións de enerxía venvén do sistema de arrefriamento do condensador, e non do fluído de traballo.

Cada unha das ecuacións a seguirseguintes poden ser obtidas facilmente a partir do balanzobalance de [[masa]] e [[enerxía]] do volume de control<ref name="Van_Wylen">Van Wylen 'Fundamentos da Termodinámica' (ISBN 8521203276)</ref>. A quinta ecuación define a [[eficiencia termodinámica]] do ciclo como sendo a razón entre o traballo obtido do sistema e a calor fornecida ao sistema.

| [[Traballo (física)|traballo]] mecánico usado polo ou proveniente do sistema (enerxía por unidade de tempo)

==Ciclo Rankine real (non- ideal)==

Nun ciclo Rankine real, a compresión pola [[Bomba hidráulica|bomba]] e a expansión na [[turbina]] non son isoentrópicas<ref name="Van_Wylen"/>. En outrasNoutras palabras, estes procesos non son reversíbeis, e a [[entropía]] aumenta durante os procesos (indicados na figura como ΔS). Isto fai con que a enerxía requirida pola bomba sexa maior, e que o traballo producido pola turbina sexa menor do que o producido nun estado de idealidade.

O ciclo Rankine con requentamento opera utilizando dúas turbinas en serie. A primeira [[turbina]] receberecibe o [[vapor]] da caldeira a alta presión, liberándoo de tal maneira aque evitarevita a súa condensación. Este vapor é entón requentado, utilizando a calor da propia caldeira, e é utilizado para accionar unha segunda turbina de baixa presión. Entre outras vantaxes, isto impide a [[condensación]] do vapor no interior das turbinas durante a súa expansión, o que podería danificardanar seriamente as pas da turbina<ref name="Van_Wylen"/>.

O ciclo Rankine rexenerativo é nomeado desta forma debido a que o fluído é requentado após saír do condensador, aproveitando parte da calor contida no fluído liberado pola turbina de alta presión. Isto aumenta a [[temperatura]] media do fluído en circulación, o que aumenta a [[eficiencia termodinámica]] do ciclo.