Цикл ренкіна для парової турбіни

Хоча технологічний прогрес йде дуже швидко, часто можна побачити ситуації, коли на сучасних установках використовуються принципи, які були відкриті ще в минулих століттях. Наприклад, цикл Ренкіна, який був винайдений в 19-м столітті, застосовується при роботі парових турбін і зараз.

Відео: Турбіна Органічного циклу Ренкіна. Тршебіч, Чехія.

Великий винахідник

Цикл Ренкіна був відкритий шотландським фізиком і інженером, який жив і працював в позаминулому столітті. Винахід було названо на честь цього великого вченого, який також був одним із засновників технічної термодинаміки.

Ренкін Вільям Джон народився в 1820 році в місті Едінбург, де він провчився три роки в інституті. Однак закінчити цей заклад вченому не вдалося через скрутне матеріальне становище. Але це не завадило обдарованій фізику здійснити ряд корисних відкриттів. Так, в 1849 році він отримав рівняння з термодинаміки, що описують відношення між механічною енергією і теплотою. Також здійснив побудову теорії парової машини і розробив основні принципи, які лягли в основу роботи даного агрегату. Ці положення і складають процес, якому дали назву на честь вченого, - цикл Ренкіна.

Основні моменти

Даний цикл є теоретичним виразом роботи термодинамічних процесів, що відбуваються при роботі паросилових установок в режимі повторення. Можна виділити такі основні операції, що входять в цей кругообіг:

Відео: Цикл Карно

• рідина випаровується при високому тиску;
• молекули води в газоподібному стані розширюються;
• вологий пар конденсується на стінках посудини;
• тиск рідини збільшується (повертається у вихідне значення).

Можна відзначити, що термічний ККД для цього циклу знаходиться в прямій пропорційній залежності від початкової температури. Також ефективність даного процесу обумовлена від значень тиску і показника теплового стану на вихідній позиції і на виході.

Парова турбіна

Цей агрегат являє собою тепловий двигун, в результаті роботи якого виробляється електроенергія. Основні вузли цієї установки можна представити в наступному списку:

Відео: Лекція 4 Двигун як теплова машина. Частина 1 Цикл Брайтона

• рухома частина, яка складається з ротора і закріплених на ньому лопаток;
• стаціонарний елемент, який має такі складові частини, як статор і сопла.

Роботу установки можна охарактеризувати таким чином. Вода в газоподібному стані при великій температурі і тиску подається в сопла турбіни. Тут при надзвуковий швидкості потенційна енергія пара переходить в кінетичну, при цьому наводяться в рух частинки пара. Це, в свою чергу, створює газоподібний потік, який впливає на лопатки турбіни. Обертання цих елементів змушує рухатися ротор, в результаті чого утворюється електроенергія. Далі відбувається конденсація пара, і він осідає в спеціальному приймальнику охолодженої води, звідки рідина знову наганяється в теплообмінник. Таким чином, відбувається повторення операцій, тобто здійснюється цикл Ренкіна.

Відео: Цикл Карно і двигун Карно

Даний принцип використовується в установках на атомних станціях, також його застосовують в роботі автономних турбінних установок для виробництва електроенергії. Ця схема є на сьогоднішній день найбільш ефективною і економічною. Установки, що працюють на принципах Ренкина, поширені по всьому світу.