Chu kỳ Rankine là gì?

Chu kỳ Rankine là một thuật ngữ mô tả một quá trình sử dụng nhiệt để thực hiện công việc.Nó được đặt theo tên của kỹ sư và nhà vật lý Scotland William John Macquarn Rankine.Nói chung, nhiệt tạo ra hơi nước điều khiển một tuabin.Nó chủ yếu được sử dụng để tạo ra điện và tính đến năm 2011, chiếm khoảng 80% điện được sử dụng trên toàn thế giới. Nguyên tắc cơ bản liên quan đến chất lỏng mdash;thường là nước, nhưng được gọi là chất lỏng làm việc mdash;chảy trong một vòng kín với bốn thành phần chính: một máy bơm, nồi hơi, tuabin và bình ngưng.Trong nồi hơi, một nguồn nhiệt bên ngoài chuyển đổi chất lỏng làm việc chất lỏng thành một hơi điều khiển tuabin và sau đó được ngưng tụ thành chất lỏng, được bơm trở lại vào nồi hơi.Hơi để lại nồi hơi ở nhiệt độ cao mdash;lên đến 1.000 deg; f (538 deg; c) mdash;và áp lực mdash;lên đến 4.500 psig (31.026,4 kpag) mdash;Và chính sự mở rộng của khí nóng, áp suất cao này điều khiển trục tuabin, tạo ra một vòng quay có thể tạo ra điện hoặc điều khiển động cơ.Hiệu suất chu kỳ Rankine có thể đạt khoảng 40%. Quá trình này là cơ sở cho hầu hết các nhà máy điện trong đó nhiên liệu được sử dụng làm nguồn nhiệt để tạo ra điện.Nhiên liệu có thể là dầu, than, khí, sinh khối hoặc hạt nhân;Vì nguồn nhiệt là bên ngoài bất cứ thứ gì có thể tạo ra đủ nhiệt có thể được sử dụng.Công nghệ chu kỳ Rankine ở quy mô nhỏ hơn cũng có thể được sử dụng để khai thác nhiệt thải từ các nhà máy điện truyền thống.Ví dụ, các trạm năng lượng đốt khí sử dụng các tua-bin đốt tạo ra khí thải nóng như, không giống như tuabin chu kỳ Rankine, chúng không hoạt động trong một vòng kín.Có thể kết hợp chúng với bộ tạo chu kỳ Rankine sử dụng khí nóng để tạo ra hơi nước, do đó cải thiện đáng kể hiệu quả năng lượng. Các chất lỏng khác với nước có thể được sử dụng trong chu kỳ Rankine, nơi chúng cung cấp lợi thế trong các ứng dụng cụ thể.Ví dụ, các nhà máy điện hoạt động trong điều kiện rất lạnh có thể cần một chất lỏng với điểm đóng băng thấp hơn.Một số chất lỏng hữu cơ đã được sử dụng và pentane đã được sử dụng thành công trong một máy phát chu kỳ Rankine khai thác khí thải nóng từ trạm nhiệt điện khí làm nguồn nhiệt, như được mô tả ở trên.Một quá trình sử dụng chất lỏng hữu cơ theo cách này được gọi là Chu trình Rankine hữu cơ (ORC). Nhiều dự án năng lượng tái tạo sử dụng công nghệ ORC để tạo ra sức mạnh.Nó thường được sử dụng trong các trạm năng lượng địa nhiệt và hệ thống này đã được điều chỉnh để sử dụng trong một số nhà máy năng lượng mặt trời, nơi ánh sáng mặt trời được tập trung để cung cấp nhiệt để điều khiển chu kỳ.Các máy phát điện quy mô nhỏ sử dụng công nghệ này đã trở nên có sẵn để khai thác nhiệt thải từ nhiều quy trình công nghiệp.