Vad är Rankine -cykeln?

Rankine -cykeln är en term som beskriver en process som använder värme för att utföra arbete. Det är uppkallad efter den skotska ingenjören och fysikern William John Macquorn Rankine. I allmänhet producerar värmen ånga som driver en turbin. Det används främst för att generera el, och från och med 2011 står för cirka 80% av den elektricitet som används över hela världen.

Den grundläggande principen involverar en vätska - vanligtvis vatten, men kallas "arbetsvätskan" - som flyter i en sluten slinga med fyra huvudkomponenter: en pump, en panna, en turbine och en kondensor. I pannan omvandlar en yttre värmekälla den vätskevätskan till en ånga som driver turbinen och kondenseras sedan till en vätska, som pumpas tillbaka in i pannan. Ångan lämnar pannan vid en hög temperatur-upp till 538 ° C upp till 1 000 ° F)-och trycket-upp till 4500 psig (31,026,4 kpag)-och det är expansionen av denna varma, högtrycksgas som driver turbinen SHAFT, producera en rotation som kan generera el eller driva en motor. Rankine -cykeleffektivitet kan nå cirka 40%.

Denna process är grunden för de flesta kraftverk där bränsle används som en värmekälla för att generera el. Bränslet kan vara olja, kol, gas, biomassa eller kärnkraft; Eftersom värmekällan är externt kan allt som kan generera tillräcklig värme användas. Rankine Cycle Technology i mindre skala kan också användas för att utnyttja avfallsvärme från traditionella kraftverk. Till exempel använder kraftstationer för gasförbränning förbränningsturbiner som genererar varm avgaser eftersom de, till skillnad från rankincykelturbiner, inte fungerar i en sluten slinga. Det är möjligt att kombinera dessa med en Rankine -cykelgenerator som använder den heta gasen för att producera ångan och därmed förbättra energieffektiviteten.

andra vätskor än vatten kan användas i en rankincykel där de erbjuder fördelar isärskilda applikationer. Till exempel kan kraftverk som arbetar under mycket kalla förhållanden kräva en vätska med en lägre fryspunkt. Ett antal organiska vätskor har använts och pentan har använts framgångsrikt i en Rankine-cykelgenerator som utnyttjar varm avgaser från en gaseldad kraftverk som värmekälla, såsom beskrivits ovan. En process som använder organisk vätska på detta sätt kallas en organisk rankincykel (ORC).

Många projekt för förnybar energi använder ORC -teknik för att generera kraft. Det används ofta i geotermiska kraftverk, och detta system har anpassats för att användas i vissa solkraftverk, där solljuset är fokuserat för att ge värmen för att driva cykeln. Småskaliga generatorer som använder denna teknik har blivit tillgängliga för att utnyttja avfallsvärme från olika industriella processer.