Rankinen ja Brayton-syklit ovat perustavanlaatuisia termodynaamisia sykliä, joita käytetään erilaisissa teollisissa sovelluksissa. Niiden reaalimaailman toteutusten ymmärtäminen auttaa ymmärtämään, miten energian konversioprosessit toimivat tehokkaasti eri aloilla.

Rankine Cycle in Power Generation

Rankine-sykliä käytetään pääasiassa lämpövoimalaitoksissa sähkön tuottamiseen. Siihen kuuluu fossiilisten polttoaineiden poltosta, ydinvoiman reaktioista tai uusiutuvista lähteistä peräisin olevan lämpöenergian muuntaminen mekaaniseksi energiaksi, joka sitten ajaa turbiinit tuottamaan sähköä.

Tyypillisessä voimalaitoksessa vettä lämmitetään höyrykattilassa. Höyry laajenee turbiinin kautta, tuottaa energiaa. Sen jälkeen se kondensoituu takaisin veteen lauhduttimen avulla ja kierrätetään järjestelmän kautta.

Brayton Cycle kaasuturbiinit

Brayton sykli käytetään yleisesti suihkumoottorien ja kaasuturbiinien. Se liittyy puristus ilman, polttoaineen poltto, ja laajennus kuuma kaasuja tuottaa mekaanisen työn.

Teollisissa sovelluksissa käytetään maakaasua tai dieselpolttoainetta käyttäviä kaasuturbiineja sähköntuotantoon, mekaanisiin käyttösovelluksiin ja käyttövoimajärjestelmiin. Kierroksen tehokkuus riippuu painesuhteesta ja turbiinin sisääntulolämpötilasta.

Teollisuuden esimerkkejä

  • Nuclear Power Plants:[ Käytä Rankine sykli veden käyttönesteenä tuottaa laajamittaista sähköä.
  • Luonnonkaasuvoimalaitokset: [ Työnnä Brayton sykli kaasuturbiineissa nopean käynnistyksen voimantuotantoon.
  • Ilma-alusten moottorit: [ Käyttää Brayton-sykliä käyttövoimajärjestelmien osalta.
  • Combined Cycle Power Plants:[ Integroi sekä Rankine että Brayton syklit suuremman tehokkuuden.