Ренкин циклы

Ренкин циклі[pic 1]

Ринкина циклы XIX ғасырдың ортасында инженер-физик В. Ранккиннің ұсынысымен ұсынылған. Оның вариация 2000 жылдардың басында, Rankine циклінде, бу турбиналарының пайдалана отырып, әлемдегі тұтынылатын барлық электр энергиясының шамамен 90% өндіретін, бу-күн, ядролық және ретінде пайдаланып жылу электр станциялары, оның ішінде мазут, газ, көмір немесе шымтезек өндіреді.  Ринкине циклі радиоизотоп генераторларында да қолданылады.

Бутурбиналы қондырғының негізгі циклі ретінде идеалды Ренкин циклі қабылданған. Бұл циклда жұмыстық дене конденсаторда толығымен сұйытылады да, қазанға суды қайта бергенде тиімділігі жоғары, ауқымы кіші қорек су насосы қолданылады. Оның пайдаланатын қуаты бутурбиналы қондырғының қуатына қарағанда әлдеқайда аз болады. Сонымен бірге, Ренкин циклында аса қыздырылған бу қолдану мүмкіндігі пайда болып, оның орта температурасы жоғары болғандықтан, циклдың ПӘК-і артады.

PV диаграммасында идеалды Ренкин циклын қарастырайық: 4-5 сызығы бутүзілу процесі; 5-6 буды қыздырғышта кептіру, сонан соң 6-1 буды Р1 қысымда есепті температураға дейін қыздыру. Алынған бу бу машинасының цилиндірінде 1-2 адиабатасы бойынша Р2 қысымына дейін ұлғаяды. 2-2’ процесінде бу толығымен суға айналады да, 2’-3 процесі насоста іске асырылады. 3-4 суды қайнау күйіне жеткізу процесі. Сонан соң аталған процестер қолданады. Насостың жұмысы штрихталған 032’7 ауданымен бейнеленген.

Ринкина циклының термодинамикалық зерттеулері оның тиімділігі будың бастапқы және соңғы параметрлерін (қысымы мен температурасы) мәніне байланысты.[pic 2]

T-S диаграммасында Ренкин циклі мынадай процестерден тұрады:

• изобар сызығы 4-5-6-1. Суды жылыту және булану бар, содан кейін будың қызып кетуі. Бұл процесте жылу жұмсалады.

• Адиабат 1-2 желісі. Бу турбинасында будың кеңею үрдісі, яғни будың көмегімен айналдыру ().

• изобар сызығы 2-3 салқындату суымен жылуды кетіретін қалдық будың конденсациясы.

• 3-4 желісі адиабат. Конденсацияланған  суды бу генераторындағы жұмыс қысымы кезінде бастапқы қысымға қысу.

Ренкин циклі жұмыс істейтін сұйықтық ретінде су буларын қолданатын заманауи жоғары қуатты жылу электр станцияларында қолдануға ие болды. Кері бағытта (1-6-5-4-3-2-1) жылы Rankine циклінің өту, ол екі фазалы жұмыс сұйықтық (яғни, процесс кезінде газ және керісінше сұйықтық фазалық ұшырайды) жұмыс процесі суыту сипаттайды. Осы циклда жұмыс істейтін Фронмен жұмыс сұйықтығы бар тоңазытқыш қондырғылары -40 ° C мұздатқыш температурасы бар тұрмыстық тоңазытқыштар, кондиционерлер және өнеркәсіптік тоңазытқыштар ретінде кеңінен қолданылады.

Бастапқы параметрлердің Ренкин цикліне әсері.

Ренкин циклының ПӘК-ін будың әртүрлі бастапқы және соңғы күйлерінде зерттеу мынадай қорытынды жасауға әкеліп соғады: бутурбиналы қондырғының ПӘК-і будың бастапқы қысымы мен температурасы өскен сайын және конденсатордағы соңғы қысым кеміген сайын артатыны белгілі. Осы параметрлердің Ренкин циклінің  ПӘК-іне әсерін қарастырайық. [pic 3]

Бастапқы қысымның әсері

Егер будың бастапқы қысымы артса, тұрақты соңғы қысымда турбиналы қондырғының ПӘК-і артады, ал будың меншікті мөлшері азаяды.

Бастапқы қысымның р1 ден  ге дейін өсуі қаныққан будың температурасының өсуіне, демек жылу берудің орта температурасының артуына әкеліп соғады да, циклдің ПӘК-і үлкейеді. Ал hs диаграммасынан көріп  тұрғандай, будың бастапқы қысымының өсуімен бірге адиабатты жылуқұламасы h1 артады, бірақ будың соңғы ылғалдығы көбейіп турбинаның ақырғы сатыларының қалақтарын талқандауды тездетеді. Будың соңғы ылғалдылығы 13-14% -тен аспауы керек. Қазіргі кезде 30,0МПа-ға дейінгі қысымдар игерілді.[pic 4]

Бастапқы температураның әсері.