Mặc dù tiến bộ công nghệ rất nhanh, chúng ta thường thấy những tình huống mà các nhà máy ngày nay sử dụng các nguyên tắc đã được khám phá trong nhiều thế kỷ trước. Ví dụ, chu trình Rankine, được phát minh vào thế kỷ 19, vẫn được sử dụng trong các tuabin hơi nước ngày nay.
Nhà phát minh vĩ đại
Chu trình Rankine được phát hiện bởi một nhà vật lý và kỹ sư người Scotland sống và làm việc vào thế kỷ trước. Phát minh được đặt theo tên nhà khoa học vĩ đại này, người cũng là một trong những người sáng lập ra nhiệt động lực học kỹ thuật.
Rankine William John sinh năm 1820 tại thành phố Edinburgh, nơi ông học ba năm tại viện. Tuy nhiên, nhà khoa học đã không thể hoàn thành định chế này do tình hình tài chính khó khăn. Nhưng điều này không ngăn cản nhà vật lý tài ba thực hiện một số khám phá hữu ích. Vì vậy, vào năm 1849, ông đã thu được các phương trình trong nhiệt động lực học mô tả mối quan hệ giữa năng lượng cơ học và nhiệt lượng. Ông cũng tiến hành xây dựng lý thuyết về động cơ hơi nước và phát triển những nguyên lý cơ bản làm cơ sở cho hoạt động của bộ máy này. Những điều khoản này tạo thành quá trìnhđược đặt tên theo nhà khoa học, chu trình Rankine.
Điểm nổi bật
Chu trình này là một biểu thức lý thuyết về công của các quá trình nhiệt động lực học xảy ra trong quá trình vận hành nhà máy điện hơi nước ở chế độ lặp lại. Chúng ta có thể phân biệt các hoạt động cơ bản sau được bao gồm trong chu trình này:
- chất lỏng bay hơi ở áp suất cao;
- phân tử nước ở trạng thái khí nở ra;
- hơi ẩm ngưng tụ trên thành bình;
- áp suất chất lỏng tăng (trở về giá trị ban đầu).
Có thể lưu ý rằng hiệu suất nhiệt cho chu trình này tỷ lệ thuận với nhiệt độ ban đầu. Ngoài ra, hiệu quả của quá trình này phụ thuộc vào các giá trị áp suất và chỉ số trạng thái nhiệt ở vị trí bắt đầu và ở lối ra.
Tua bin hơi
Đơn vị này là một động cơ nhiệt tạo ra điện. Các thành phần chính của cài đặt này có thể được trình bày trong danh sách sau:
- bộ phận chuyển động, bao gồm một cánh quạt và các cánh quạt gắn liền với nó;
- phần tử tĩnh với các bộ phận như stator và đầu phun.
Hoạt động của nhà máy có thể được mô tả như sau. Nước ở trạng thái khí ở nhiệt độ và áp suất cao được cung cấp cho các vòi phun của tuabin. Ở đây, ở tốc độ siêu âm, thế năng của hơi nước được chuyển thành động năng và các hạt chuyển độngđôi. Điều này, đến lượt nó, tạo ra một dòng khí tác động lên các cánh tuabin. Chuyển động quay của các phần tử này làm cho rôto chuyển động, do đó điện được tạo ra. Tiếp theo, hơi nước ngưng tụ và lắng đọng trong một bộ thu nước lạnh đặc biệt, từ đó chất lỏng lại được đưa vào bộ trao đổi nhiệt. Do đó, các hoạt động được lặp lại, tức là, chu trình Rankine được thực hiện.
Nguyên tắc này được sử dụng trong việc lắp đặt tại các nhà máy điện hạt nhân, nó cũng được sử dụng trong hoạt động của các cơ sở lắp đặt tuabin tự trị để sản xuất điện. Chương trình này cho đến nay là hiệu quả và kinh tế nhất. Thực vật dựa trên Rankine được phân phối trên khắp thế giới.
