Różnica między cyklem Rankine'a a cyklem Braytona

The kluczowa różnica między cyklem Rankine'a i cyklem Braytona jest to cykl Rankine'a jest cyklem pary, podczas gdy cykl Braytona jest cyklem pomiędzy fazą ciekłą i parową.

Zarówno cykl Rankine'a, jak i cykl Braytona są cyklami termodynamicznymi. Cykl termodynamiczny jest sekwencją różnych procesów termodynamicznych, które wiążą się z przenoszeniem pracy i ciepła do i z systemu, który ma zmienne warunki temperatury i ciśnienia.

ZAWARTOŚĆ

1. Przegląd i kluczowa różnica
2. Co to jest cykl Brayton
3. Co to jest cykl Rankine'a 
4. Porównanie obok siebie - Cykl Rankine'a vs Cykl Braytona w formie tabelarycznej
5. Podsumowanie

Co to jest cykl Rankine'a?

Cykl Rankine'a to model, który przewiduje wydajność turbiny parowej. Model jest obiegiem pary. Jest to idealny model dla cyklu termodynamicznego, który ma miejsce w silniku cieplnym ze zmianą fazy. Istnieją cztery główne komponenty cyklu Rankine'a i możemy pominąć straty tarcia z któregokolwiek z tych czterech komponentów.

Rycina 01: Cykl Rankine'a

Teoria stojąca za cyklem Rankine'a jest wykorzystywana w elektrowniach cieplnych do wytwarzania energii. Moc generowana w tym procesie zależy od różnicy temperatur między źródłem ciepła a źródłem zimna. Jeśli różnica jest znacznie wysoka, możemy wydobyć więcej energii z energii cieplnej. Zazwyczaj wykorzystywanym tu źródłem ciepła może być rozszczepienie jądrowe lub spalanie paliw kopalnych. Im wyższa temperatura, tym lepsze źródło. Tymczasem zimne źródła obejmują chłodnie kominowe z docelowym zbiornikiem wodnym. Chłodniejsza temperatura, lepsze źródło. Cztery fazy cyklu Rankine'a są następujące:

1. Proces 1-2: pompowanie płynu roboczego. Na tym etapie płyn jest w stanie ciekłym. Dlatego pompa wymaga niskiej energii wejściowej. Ciśnienie pompy wzrasta podczas procesu.
2. Proces 2-3: Płyn pod wysokim ciśnieniem dostaje się do kotła. Płyn jest ogrzewany pod stałym ciśnieniem. Tutaj stosowane jest źródło ciepła. Tworzy pary nasycone na sucho.
3. Proces 3-4: para nasycona na sucho rozszerza się przez turbinę. Tutaj generowana jest energia. Następnie temperatura i ciśnienie spadają. Niektóre opary również mogą ulec kondensacji.
4. Proces 4-1: Wilgotna para dostaje się do skraplacza, który tworzy nasyconą ciecz pod stałym ciśnieniem.

Co to jest cykl Brayton?

Cykl Braytona to cykl termodynamiczny opisujący działanie silnika cieplnego o stałym ciśnieniu. Cykl zwykle działa jako system otwarty. Jednak w przypadku wymagań analizy termodynamicznej uważamy ją za działanie w systemie zamkniętym, zakładając, że gazy spalinowe są ponownie wykorzystywane podczas procesu. Proces został nazwany na cześć naukowca George'a Braytona. Idealny model cyklu Brayton jest następujący:

Rycina 02: Cykl Braytona

Cykl zawiera trzy elementy. Są to kompresor, komora mieszania i ekspander. Silniki Brayton są zwykle typu turbinowego.

Jaka jest różnica między cyklem Rankine'a a cyklem Braytona?

Cykl Rankine'a to model opisujący działanie turbiny parowej, podczas gdy cykl Braytona jest cyklem termodynamicznym, który opisuje działanie silnika cieplnego o stałym ciśnieniu. Kluczowa różnica między cyklem Rankine'a i cyklem Braytona polega na tym, że cykl Rankine'a jest cyklem par, podczas gdy cykl Brayton jest cyklem pomiędzy fazą ciekłą a parą. Poza tym kolejną różnicą między cyklem Rankine'a i cyklem Braytona jest to, że w cyklu Rankine'a występują cztery składniki, podczas gdy w cyklu Braytona są tylko trzy składniki.

Poniższa infografika przedstawia różnicę między cyklem Rankine'a i cyklem Braytona.

Podsumowanie - Cykl Rankine'a vs Cykl Braytona

Zarówno cykl Rankine'a, jak i cykl Braytona są rodzajami cykli termodynamicznych. Kluczowa różnica między cyklem Rankine'a i cyklem Braytona polega na tym, że cykl Rankine'a jest cyklem par, podczas gdy cykl Brayton jest cyklem między fazą ciekłą a parą.

Odniesienie:

1. „Cykl Rankine'a”. Wikipedia, Fundacja Wikimedia, 17 stycznia 2020, dostępna tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. Według Wikipedii (użytkownik: andrew.ainsworth) użytkownik [[: Użytkownik: Andrew.Ainsworth: Użytkownik: 3 | 3]] (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia
2. „Cykl Braytona” (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia