Rankine çevrimi

Rankine çevrimi şeması

Rankine çevrimi, termodinamik bir çevrimdir. Diğer termodinamik çevrimler gibi, Rankine çevriminin maksimum verimi de, Carnot çevriminin maksimum verimli hesaplanması ile elde edilir. Rankine çevrimi adını William John Macquorn Rankine’den alır.

Rankine çevrimi buhar kullanılan enerji santralleri için ideal çevrimdir. Bu çevrimde yapılan suyun kızgın buhar haline getirilmesi ve tekrar kondenserde doymuş sıvı haline getirilmesi Carnot çevriminde uygulamada karşılaşılan pek çok zorluğu da ortadan kaldırır.

Rankine çevriminin adımları dört aşama ile gösterilir, her adımda çalışma akışkanının hal değişimleri ifade edilir.

Burada çevrimin ideal şartlarda olduğu varsayılır. Ama gerçek şartlarda çevrimin pompa ile sıkıştırma ve türbinde genişleme aşamaları izentropik değildir. Bu aşamalarda izentropide artış meydana gelir. Bundan dolayı gerçekte pompa için gereken güç ihtiyacı artar ve türbinden elde edilen iş azalır.

Rankine çevrimi T-S diyagramı

• 1-2 Önce çalışma akışkanı, düşük basıçtan, yüksek basınca pompalanır. (İdeal şartlarda izentropik olarak ) Pompalama için güç girişine ihtiyaç vardır. (Örneğin mekanik veya elektirik gücü)

• 2-3 Yüksek basınçlı sıvı bir ısıtıcıya girer, bir dış ısı kaynağı ile sabit basınçta kızdırılmış buhar halini alana dek ısıtılır.Genelde ısı kaynağı olarak , kömür, doğal gaz veya nükleer güç kullanılır.

• 3-4 Kızgın buhar, türbin boyunca genişler ve güç çıkışı oluşturur.İdeal şartlarda, bu genişleme izentropiktir. Bu olay buharın basınç ve sıcaklık kaybetmesine sebep olur.

• 4-1 Buhar daha sonra kondensere girer, doymuş sıvı halini alana kadar soğutulur. Bu sıvı daha sonra tekrar pompaya girer ve çevrim tekrar eder.