دورة رانكن

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

دورة رانكن (بالإنكليزية: Rankine cycle) هي دورة وظيفتها تحويل الطاقة الحرارية إلى شغل. تغذى الحرارة من مصدر خارجي إلى حلقة مغلقة، والتي عادة ما تستخدم الماء. تولد هذه الدورة حوالى 80% من الطاقة الكهربائية حول العالم،[1] بما في ذلك جميع منشآت الطاقة الشمسية الحرارية, الطاقة الحيوية, طاقة وقود أحفوري ، و الطاقة النووية. يعود اسمها إلى العلامة الاسكوتلاندي، ويليام رانكن . تعد دورة رانكن اللبنة الأساسية في الديناميكا الحرارية المتعلقة بالمحرك البخاري.

وصف[عدل]

مخطط فيزيائي للأجهزة الأربعة المستعملة في دورة رانكن.

تشكل دورة رانكن وصفاً لنموذج محرك حراري يعمل بالبخار، يوجد غالباً في محطة محطات توليد الطاقة. من المصادر التي تعمل بها دورة رانكن وقود الفحم، الغاز الطبيعي والنفط، والانشطار النووي.

يشار أحياناً لدورة رانكن بدورة كارنو التطبيقية وذلك لأنه عند استعمال توربين عالي الكفاءة، يبدأ مخطط تي أس بتشكيل دورة كارنو. يكمن الفرق الرئيسي بين الدورتين في أن إضافة الحرارة (في الغلاية) وطردها (في المكثف) تتم عند ثبات الضغط في دورة رانكن وعند ثبات الحرارة في دورة كارنو النظرية.

يستعان بمضخة لرفع ضغط المائع المستخدم من المكثف في الحالة السائلة بدلاً عن الحالة الغازية (المضحات لا تصلح لضخ الغاز). تستهلك الطاقة اللازمة لتشغيل السائل في الدورة بالمضخة كلياً، كما تضيع الطاقة المستهلكة لعملية التسخين في الغلاية.

تفقد هذه الطاقة بداية حيث لا يوجد أي تكثف في التربينة، جل طاقة البخار يتم التخلص منها في المكثف. مع ذلك فإن الطاقة اللازمة لتشغيل المائع بالمضخة لا زالت أقل بكثير مقارنة بتلك اللازمة لضغطه في الحالة الغازية (كما هو الحال في دورة كارنو).

المصادر[عدل]

وصلات خارجية[عدل]

المراجع[عدل]

أنظر أيضا[عدل]

وصفها[عدل]

توضيح مخطط الحالة
التمثيل الميكانيكي لدورة برايتون المغلقة.
دورة برايتون في مخطط الضغط والحجم.

تتكون الدورة من 4 مراحل :

  • 1 - 2 عملية متساوية الحجم الكبس (dQ=0; dp>0, dv<0),
    • بواسطة عملية ضغط كظومة .
    • آداء عملية الضغط+w_{t12}
      • يرتفع الضغط من p_1 إلى p_2
      • فترتفع درجة الحرارة من T_1 إلى T_2
      • وينخفض الحجم النوعي منv_1 إلى v_2
      • وتبقي الإنتروبيا ثابتة
  • 2 - 3 عملية متساوية الضغط ،إمداد الحرارة (dp=0, dQ>0, dv>0),
    • بواسطة غرفة الاحتراق والتبادل الحراري
    • إمداد الحرارة النوعية +q_{23}
      • يبقى الضغط ثابتا
      • ترتفع درجة الحرارة من T_2 إلى T_3
      • يتمدد الحجم من v_2 إلى v_3
      • ويزيد الإنتروبي النوعي من s_2 إلى s_3
  • 3 - 4 تمدد خلال عملية متساوية الحجم (dp<0, dQ=0, dv>0),
    • بواسطة توربين يعمل كعملية كظومة
    • سحب شغل التوربين w_{t34}
      • ينخفض الضغط من p_3 إلى p_4
      • وتنخفض درجة الحرارة من T_3 إلى T_4
      • يتمدد الحجم النوعي من v_3 إلى v_4
      • الإنتروبية النوعية تبقى ثابتة
  • 4 - 1 إخراج الحرارة(dp=0, dQ<0, dv<0).
    • بواسطة مبادل حراري مبرد
    • سحب الحرارة النوعية q_{41}
      • ويبقى الضغط ثابتا
      • فتنخفض درجة الحرارة من T_4 إلى T_1
      • ويقل الحجم من v_4 إلى v_1
      • وينخفض الإنتروبيا النوعية من s_4 إلى s_1