Vad Är Rankine Cycle?

November 12

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

Grundprincipen involverar en fluid - vanligtvis vatten, men hänvisade till som "arbetsfluid" - som strömmar i en sluten slinga med fyra huvudkomponenter: en pump, en panna, en turbin och en kondensor. I pannan, omvandlar en extern värmekälla den flytande arbetsfluid till en ånga som driver turbinen och kondenseras därefter i en vätska, som pumpas in i pannan. Ångan lämnar pannan vid en hög temperatur - upp till 1000 ° F (538 ° C) - och tryck - upp till 4.500 psig (31,026.4 kPag) - och det är en utbyggnad av denna heta, högtrycks gas som driver turbinen axel, som producerar en rotation som kan generera el eller köra en motor. Rankine cykeln effektivitet kan nå omkring 40%.

Denna process utgör grunden för de flesta kraftanläggningar där bränsle används som en värmekälla för att generera elektricitet. Bränslet kan vara olja, kol, gas, biomassa eller nukleära; eftersom värmekällan är extern allt som kan generera tillräcklig värme kan användas. Rankine Cykeln i mindre skala kan också användas för att utnyttja spillvärme från traditionella kraftverk. Exempelvis gasbrännande kraftverk använder förbränningsturbiner som genererar varma avgasen som, till skillnad från Rankine-cykeln turbiner, de inte fungerar i en sluten slinga. Det är möjligt att kombinera dessa med en Rankine-cykelgeneratorn som använder den heta gasen för att producera ånga, vilket avsevärt förbättrar energieffektiviteten.

Andra vätskor än vatten kan användas i en Rankine-cykeln där de erbjuder fördelar i speciella applikationer. Exempelvis kan kraftverk som drivs i mycket kalla förhållanden kräver en fluid med en lägre fryspunkt. Ett antal organiska vätskor har använts och pentan har använts med framgång i en Rankine cykel generator som utnyttjar heta avgaser från ett gasdrivet kraftverk som värmekälla, som beskrivits ovan. En process som använder organisk vätska på detta sätt är känd som en organisk Rankine-cykel (ORC).

Många projekt för förnybar energi använder ORC-teknik för att generera ström. Det används ofta i geotermiska kraftverk, och detta system har anpassats för att användas i vissa solkraftverk, där solljuset är fokuserad för att tillhandahålla värme för att driva cykeln. Småskaliga generatorer som använder denna teknik har blivit tillgängliga för att utnyttja spillvärme från en mängd olika industriella processer.

  • Vissa solkraftverk använder ekologiska Rankine cykeln teknik.