Hvad er Rankine -cyklussen?

Rankine -cyklussen er et udtryk, der beskriver en proces, der bruger varme til at udføre arbejde.Det er opkaldt efter den skotske ingeniør og fysiker William John Macquorn Rankine.Generelt producerer varmen damp, der driver en turbin.Det bruges primært til at generere elektricitet, og fra 2011 tegner sig for ca. 80% af den elektricitet, der bruges over hele verden.

Det grundlæggende princip involverer en flydende mdash;Normalt vand, men omtalt som arbejdsvæske mdash;Flyder i en lukket sløjfe med fire hovedkomponenter: en pumpe, en kedel, en turbin og en kondensator.I kedlen omdanner en ekstern varmekilde væsken arbejdsvæske til en damp, der driver turbinen og derefter kondenseres til en væske, der pumpes tilbage i kedlen.Dampen forlader kedlen ved en høj temperatur mdash;op til 1.000 deg; f (538 deg; c) mdash;og pres mdash;op til 4.500 psig (31.026,4 kpag) mdash;Og det er udvidelsen af denne varme, højtryksgas, der driver turbineskaftet, hvilket producerer en rotation, der kan generere elektricitet eller drive en motor.Rankine -cykluseffektivitet kan nå omkring 40%.

Denne proces er grundlaget for de fleste kraftværker, hvor brændstof bruges som en kilde til varme til at generere elektricitet.Brændstoffet kan være olie, kul, gas, biomasse eller nuklear;Da varmekilden er ekstern, kan alt, hvad der kan generere tilstrækkelig varme, bruges.Rankine Cycle -teknologi i mindre skala kan også bruges til at udnytte affaldsvarmen fra traditionelle kraftværker.For eksempel bruger gasforbrændende kraftstationer forbrændingsturbiner, der genererer varm udstødningsgas, da de i modsætning til Rankine-cyklus-turbiner ikke fungerer i en lukket sløjfe.Det er muligt at kombinere disse med en Rankine -cyklusgenerator, der bruger den varme gas til at producere dampen, hvilket således forbedrer energieffektiviteten i høj grad.

Væsker end vand kan bruges i en Rankine -cyklus, hvor de tilbyder fordele i særlige anvendelser.For eksempel kan kraftværker, der fungerer under meget kolde forhold, kræve en væske med et lavere frysepunkt.Der er anvendt et antal organiske væsker, og pentan er blevet anvendt med succes i en Rankine-cyklusgenerator, der udnytter varm udstødningsgas fra et gasfyret kraftværk som en varmekilde, som beskrevet ovenfor.En proces, der bruger organisk væske på denne måde, er kendt som en organisk Rankine -cyklus (ORC).

Mange vedvarende energiprojekter bruger ORC -teknologi til at generere strøm.Det bruges ofte i geotermiske kraftværker, og dette system er blevet tilpasset til at blive brugt i nogle solenergi, hvor sollyset er fokuseret på at tilvejebringe varmen til at drive cyklussen.Småskala generatorer, der bruger denne teknologi, er blevet tilgængelige til at udnytte affaldsvarmen fra en række industrielle processer.