Kluczowa różnica między cyklem Rankine'a a cyklem Braytona polega na tym, że cykl Rankine'a jest cyklem parowym, podczas gdy cykl Braytona jest cyklem między fazą ciekłą i parową.
Zarówno cykl Rankine'a, jak i cykl Braytona są cyklami termodynamicznymi. Cykl termodynamiczny to sekwencja różnych procesów termodynamicznych, które obejmują przenoszenie pracy i ciepła do iz systemu, który ma zmienne warunki temperatury i ciśnienia.
Co to jest cykl Rankine'a?
Cykl Rankine'a to model, który przewiduje wydajność turbiny parowej. Model to cykl parowy. Jest to idealny model dla cyklu termodynamicznego, który zachodzi w silniku cieplnym ze zmianą fazy. W cyklu Rankine'a występują cztery główne elementy i możemy pominąć straty tarcia wynikające z każdego z tych czterech elementów.
Rysunek 01: Cykl Rankine'a
Teoria cyklu Rankine'a jest wykorzystywana w elektrowniach cieplnych do wytwarzania energii. Moc generowana w tym procesie zależy od różnicy temperatur pomiędzy źródłem ciepła a źródłem zimna. Jeśli różnica jest dość duża, to z energii cieplnej możemy wydobyć więcej mocy. Zwykle stosowanym tutaj źródłem ciepła może być rozszczepienie jądrowe lub spalanie paliw kopalnych. Im wyższa temperatura, tym lepsze źródło. Tymczasem źródła zimna obejmują chłodnie kominowe z docelowym zbiornikiem wodnym. Niższa temperatura, lepsze źródło. Cztery fazy cyklu Rankine'a są następujące:
- Proces 1-2: pompowanie płynu roboczego. Na tym etapie płyn jest w stanie ciekłym. Dlatego pompa wymaga niewielkiej energii wejściowej. Ciśnienie pompy wzrasta podczas procesu.
- Proces 2-3: Płyn pod wysokim ciśnieniem wchodzi do kotła. Płyn nagrzewa się pod stałym ciśnieniem. Tutaj stosuje się źródło ciepła. Tworzy suchą parę nasyconą.
- Proces 3-4: para nasycona na sucho rozpręża się przez turbinę. Tutaj generowana jest moc. Następnie temperatura i ciśnienie spadają. Niektóre pary mogą również ulec kondensacji.
- Proces 4-1: Mokra para wchodzi do skraplacza, który tworzy nasyconą ciecz pod stałym ciśnieniem.
Co to jest cykl Braytona?
Cykl Braytona to cykl termodynamiczny opisujący działanie silnika cieplnego o stałym ciśnieniu. Cykl zwykle działa jako system otwarty. Jednak ze względu na wymagania analizy termodynamicznej traktujemy ją jako pracę w układzie zamkniętym, zakładając, że gazy spalinowe są ponownie wykorzystywane podczas procesu. Proces został nazwany na cześć naukowca George'a Braytona. Wyidealizowany model cyklu Braytona wygląda następująco:
Rysunek 02: Cykl Brayton
Cykl składa się z trzech elementów. Są to kompresor, komora mieszania i ekspander. Silniki Brayton są zwykle typu turbinowego.
Jaka jest różnica między cyklem Rankine'a a cyklem Braytona?
Obieg Rankine'a to model opisujący osiągi turbiny parowej, natomiast obieg Braytona to cykl termodynamiczny opisujący działanie silnika cieplnego o stałym ciśnieniu. Kluczowa różnica między cyklem Rankine'a a cyklem Braytona polega na tym, że cykl Rankine'a jest cyklem parowym, podczas gdy cykl Braytona jest cyklem między fazą ciekłą i parową. Poza tym, kolejna różnica między cyklem Rankine'a a cyklem Braytona polega na tym, że w cyklu Rankine'a są cztery składniki, podczas gdy w cyklu Braytona są tylko trzy.
Poniższa infografika przedstawia różnicę między cyklem Rankine'a a cyklem Braytona.
Podsumowanie – cykl Rankine'a kontra cykl Braytona
Zarówno cykl Rankine'a, jak i cykl Braytona to typy cykli termodynamicznych. Kluczowa różnica między cyklem Rankine'a a cyklem Braytona polega na tym, że cykl Rankine'a jest cyklem parowym, podczas gdy cykl Braytona jest cyklem między fazą ciekłą i parową.
