Κύκλος Rankine

Η θερμοκρασία εισόδου στον στρόβιλο,, \( T_{3} \) (°C) έχει ρυθμιστεί; μπορείτε να διαφοροποιήσετε τις πιέσεις εισόδου \( P_{3} \) και εξόδου \( P_{4} \) (MPa). Από αυτές τις συνθήκες η ενθαλπία \( H_{3} \) (kJ/kg) και η εντροπία \( S_{3} \) (kJ/[kg K]) λαμβάνονται από τους πίνακες υπέρθερμου ατμού. Ο εκθέτης \( R \) υποδηλώνει αντιστρεψιμότητα. Ένας αναστρέψιμος ατμοστρόβιλος είναι ισεντροπικός, επομένως \( S_{3} = S_{4}^{R} \), όπου \( S_{4}^{R} \) είναι η εντροπία του ατμού που εξέρχεται από έναν αναστρέψιμο στρόβιλο. Εάν \( S_{4}^{R} \gt S_{4}^{V} \) στο \( P_{4} \), τότε η κατάσταση αναστρέψιμης εξόδου είναι υπερθερμασμένη. Εάν \( S_{4}^{R} \lt S_{4}^{V} \) στο \( P_{4} \), τότε ο ατμός εξόδου βρίσκεται σε θερμοκρασία κορεσμού και αποτελείται από υγρό και ατμό. Η ποιότητα του ατμού που βγαίνει από έναν αναστρέψιμο στρόβιλο είναι:

όπου \( q \) είναι το κλάσμα του ατμού (ποιότητα), και οι εκθέτες \( L \) και \( V \) αναφέρεται σε κορεσμένο υγρό και κορεσμένο ατμό. Ανάλογα με την ποιότητα του εξερχόμενου ατμού, \( H_{4}^{R} \) λαμβάνεται είτε από πίνακες κορεσμένου ατμού είτε από πίνακες υπερθερμασμένου ατμού. Εάν \( S_{4}^{R} \gt S_{4}^{V} \), \( q = 1 \) και \( H_{4}^{R} \) βρίσκεται από πίνακες υπέρθερμου ατμού \( P_{4} \) και \( S_{4}^{R} \). Εάν \( S_{4}^{R} \lt S_{4}^{V} \), \( 0 \lt q \lt 1 \), και \( H_{4}^{R} = q \, H_{4}^{V} + (1 - q) H_{4}^{L} \). Η αλλαγή της ενθαλπίας για τον αναστρέψιμο στρόβιλο \( \Delta H^{R} = H_{4}^{R} - H_{3} \) είναι το έργο για την αναστρέψιμη διαδικασία. Η απόδοση του στροβίλου \( \eta_{T} \) υποδεικνύει τη μη αναστρέψιμη τουρμπίνα και είναι η αναλογία του μη αναστρέψιμου έργου προς το αναστρέψιμο έργο.Για τον μη αναστρέψιμο στρόβιλο ισχύει:

Η απόδοση του κύκλου είναι:

όπου \( | W | = | H_{4} - H_{3} | - | H_{1} - H_{5} | \) ειναι το έργο (kJ/kg), και \( Q_{H} = H_{3} - H_{1} \) είναι η θερμότητα που προστέθηκε (kJ/kg). Ανατρέξτε σε αυτό το βίντεο για μια εξήγηση της αρχής λειτουργίας του κύκλου Rankine.