Η βασική διαφορά μεταξύ του κύκλου Rankine και του κύκλου Brayton είναι ότι ο κύκλος Rankine είναι ένας κύκλος ατμού, ενώ ο κύκλος Brayton είναι ένας κύκλος μεταξύ υγρών και φάσεων ατμού.
Τόσο ο κύκλος Rankine όσο και ο κύκλος Brayton είναι θερμοδυναμικοί κύκλοι. Ένας θερμοδυναμικός κύκλος είναι μια ακολουθία διαφορετικών θερμοδυναμικών διεργασιών που περιλαμβάνουν τη μεταφορά εργασίας και θερμότητας μέσα και έξω από ένα σύστημα, το οποίο έχει μεταβλητές συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης.
Τι είναι ο κύκλος Rankine;
Ο Ο κύκλος Rankine είναι ένα μοντέλο που προβλέπει την απόδοση ενός ατμοστρόβιλου. Το μοντέλο είναι κύκλος ατμού. Είναι ένα ιδανικό μοντέλο για τον θερμοδυναμικό κύκλο που λαμβάνει χώρα σε μια θερμική μηχανή με αλλαγή φάσης. Υπάρχουν τέσσερα κύρια στοιχεία στον κύκλο Rankine και μπορούμε να παραβλέψουμε τις απώλειες τριβής από οποιοδήποτε από αυτά τα τέσσερα στοιχεία.
Εικόνα 01: Κύκλος Rankine
Η θεωρία πίσω από τον κύκλο Rankine χρησιμοποιείται σε μονάδες παραγωγής θερμικής ενέργειας για την παραγωγή ενέργειας. Η ισχύς που παράγεται μέσω αυτής της διαδικασίας εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της πηγής θερμότητας και της πηγής ψυχρού. Εάν η διαφορά είναι αρκετά υψηλή, τότε μπορούμε να αντλήσουμε περισσότερη ενέργεια από τη θερμική ενέργεια. Συνήθως, η πηγή θερμότητας που χρησιμοποιείται εδώ μπορεί να είναι είτε πυρηνική σχάση είτε καύση ορυκτών καυσίμων. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο καλύτερη είναι η πηγή. Εν τω μεταξύ, οι πηγές κρύου περιλαμβάνουν πύργους ψύξης με στόχο υδάτινο σώμα. Όσο πιο κρύα είναι η θερμοκρασία, τόσο καλύτερη είναι η πηγή. Οι τέσσερις φάσεις στον κύκλο Rankine είναι οι εξής:
- Διαδικασία 1-2: άντληση του ρευστού εργασίας. Το ρευστό βρίσκεται σε υγρή κατάσταση σε αυτό το στάδιο. Επομένως, η αντλία απαιτεί χαμηλή ενέργεια εισόδου. Η πίεση της αντλίας αυξάνεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
- Διαδικασία 2-3: Το υγρό υψηλής πίεσης εισέρχεται σε λέβητα. Το υγρό υφίσταται θέρμανση υπό σταθερή πίεση. Η πηγή θερμότητας εφαρμόζεται εδώ. Σχηματίζει ξηρό-κορεσμένο ατμό.
- Διαδικασία 3-4: ο ξηρός κορεσμένος ατμός διαστέλλεται μέσω μιας τουρμπίνας. Εδώ παράγεται ισχύς. Τότε η θερμοκρασία και η πίεση μειώνονται. Ορισμένοι ατμοί μπορεί επίσης να υποστούν συμπύκνωση.
- Διαδικασία 4-1: Ο υγρός ατμός εισέρχεται σε έναν συμπυκνωτή, ο οποίος σχηματίζει ένα κορεσμένο υγρό σε σταθερή πίεση.
Τι είναι ο κύκλος Brayton;
Ο κύκλος Brayton είναι ένας θερμοδυναμικός κύκλος που περιγράφει τη λειτουργία μιας θερμικής μηχανής σταθερής πίεσης. Ο κύκλος συνήθως εκτελείται ως ανοιχτό σύστημα. Όμως, για τις απαιτήσεις της θερμοδυναμικής ανάλυσης, το θεωρούμε ως λειτουργία κλειστού συστήματος υποθέτοντας ότι τα καυσαέρια επαναχρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Η διαδικασία πήρε το όνομά της από τον επιστήμονα George Brayton. Το εξιδανικευμένο μοντέλο για τον κύκλο Brayton είναι το εξής:
Εικόνα 02: Κύκλος Brayton
Ο κύκλος περιέχει τρία στοιχεία. Είναι ο συμπιεστής, ο θάλαμος ανάμειξης και ο διαστολέας. Οι κινητήρες Brayton είναι συνήθως στον τύπο κινητήρα στροβίλου.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του κύκλου Rankine και του κύκλου Brayton;
Ο Ο κύκλος Rankine είναι ένα μοντέλο που περιγράφει την απόδοση ενός ατμοστρόβιλου, ενώ ο κύκλος Brayton είναι ένας θερμοδυναμικός κύκλος που περιγράφει τη λειτουργία μιας θερμικής μηχανής σταθερής πίεσης. Η βασική διαφορά μεταξύ του κύκλου Rankine και του κύκλου Brayton είναι ότι ο κύκλος Rankine είναι ένας κύκλος ατμού, ενώ ο κύκλος Brayton είναι ένας κύκλος μεταξύ υγρών και φάσεων ατμού. Επιπλέον, μια άλλη διαφορά μεταξύ του κύκλου Rankine και του κύκλου Brayton είναι ότι υπάρχουν τέσσερα συστατικά στον κύκλο Rankine ενώ υπάρχουν μόνο τρία συστατικά στον κύκλο Brayton.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τη διαφορά μεταξύ του κύκλου Rankine και του κύκλου Brayton.
Σύνοψη – Κύκλος Rankine εναντίον Κύκλου Brayton
Τόσο ο κύκλος Rankine όσο και ο κύκλος Brayton είναι τύποι θερμοδυναμικών κύκλων. Η βασική διαφορά μεταξύ του κύκλου Rankine και του κύκλου Brayton είναι ότι ο κύκλος Rankine είναι ένας κύκλος ατμού, ενώ ο κύκλος Brayton είναι ένας κύκλος μεταξύ υγρών και φάσεων ατμού.
