Hoewel de technologische vooruitgang erg snel gaat, zie je vaak situaties waarin de huidige planten principes gebruiken die in de afgelopen eeuwen zijn ontdekt. De Rankine-cyclus, die in de 19e eeuw werd uitgevonden, wordt bijvoorbeeld nog steeds gebruikt in stoomturbines.
Grote uitvinder
De Rankine-cyclus werd ontdekt door een Schotse natuurkundige en ingenieur die leefde en werkte in de vorige eeuw. De uitvinding is vernoemd naar deze grote wetenschapper, die ook een van de grondleggers was van de technische thermodynamica.
Rankine William John werd geboren in 1820 in de stad Edinburgh, waar hij drie jaar aan het instituut studeerde. De wetenschapper slaagde er echter niet in deze instelling af te ronden vanwege de moeilijke financiële situatie. Maar dat weerhield de begaafde natuurkundige er niet van een aantal nuttige ontdekkingen te doen. Zo verkreeg hij in 1849 vergelijkingen in de thermodynamica die de relatie tussen mechanische energie en warmte beschrijven. Hij voerde ook de constructie uit van de theorie van de stoommachine en ontwikkelde de basisprincipes die de basis vormden voor de werking van deze eenheid. Deze bepalingen vormen het procesgenoemd naar de wetenschapper, de Rankine-cyclus.
Hoogtepunten
Deze cyclus is een theoretische uitdrukking van het werk van thermodynamische processen die plaatsvinden tijdens de werking van stoomkrachtcentrales in de herhalingsmodus. We kunnen de volgende basishandelingen in deze cyclus onderscheiden:
- vloeistof verdampt onder hoge druk;
- watermoleculen in gasvormige toestand zetten uit;
- vochtige stoom condenseert op de wanden van het vat;
- vloeistofdruk neemt toe (keert terug naar oorspronkelijke waarde).
Opgemerkt kan worden dat de thermische efficiëntie voor deze cyclus recht evenredig is met de begintemperatuur. Ook hangt de efficiëntie van dit proces af van de drukwaarden en de thermische toestandsindex op de startpositie en bij de uitgang.
Stoomturbine
Dit apparaat is een warmtemotor die elektriciteit opwekt. De belangrijkste componenten van deze installatie kunnen worden weergegeven in de volgende lijst:
- bewegend deel, dat bestaat uit een rotor en daaraan bevestigde bladen;
- stationair element met onderdelen zoals stator en sproeiers.
De werking van de installatie kan als volgt worden beschreven. Water in gasvormige toestand bij hoge temperatuur en druk wordt toegevoerd aan de turbinesproeiers. Hier wordt met supersonische snelheid de potentiële energie van de stoom omgezet in kinetische energie en worden deeltjes in beweging gebrachtpaar. Dit creëert op zijn beurt een gasstroom die inwerkt op de turbinebladen. Door de rotatie van deze elementen komt de rotor in beweging, waardoor elektriciteit wordt opgewekt. Vervolgens condenseert de stoom en bezinkt deze in een speciale gekoeldwaterketel, van waaruit de vloeistof weer in de warmtewisselaar wordt geperst. De bewerkingen worden dus herhaald, dat wil zeggen dat de Rankine-cyclus wordt uitgevoerd.
Dit principe wordt gebruikt in installaties bij kerncentrales, het wordt ook gebruikt bij de exploitatie van autonome turbine-installaties voor de productie van elektriciteit. Dit schema is verreweg het meest efficiënt en economisch. Op Rankine gebaseerde planten worden over de hele wereld gedistribueerd.
