على الرغم من أن التقدم التكنولوجي سريع جدًا ، إلا أنه من الشائع رؤية مواقف تستخدم فيها نباتات اليوم المبادئ التي تم اكتشافها في القرون الماضية. على سبيل المثال ، لا تزال دورة رانكين ، التي تم اختراعها في القرن التاسع عشر ، مستخدمة في التوربينات البخارية حتى يومنا هذا.
المخترع العظيم
تم اكتشاف دورة رانكين من قبل فيزيائي ومهندس اسكتلندي عاش وعمل في القرن قبل الماضي. سُمي الاختراع على اسم هذا العالم العظيم ، والذي كان أيضًا أحد مؤسسي الديناميكا الحرارية التقنية.
رانكين ولد ويليام جون عام 1820 في مدينة إدنبرة ، حيث درس لمدة ثلاث سنوات في المعهد. ومع ذلك ، فشل العالم في إكمال هذه المؤسسة بسبب الوضع المالي الصعب. لكن هذا لم يمنع الفيزيائي الموهوب من القيام بعدد من الاكتشافات المفيدة. وهكذا ، في عام 1849 ، حصل على معادلات في الديناميكا الحرارية تصف العلاقة بين الطاقة الميكانيكية والحرارة. كما قام ببناء نظرية المحرك البخاري وطور المبادئ الأساسية التي شكلت الأساس لتشغيل هذه الوحدة. هذه الأحكام تشكل العمليةسميت على اسم العالم ، دورة رانكين.
يبرز
هذه الدورة هي تعبير نظري لعمل العمليات الديناميكية الحرارية التي تحدث أثناء تشغيل محطات الطاقة البخارية في وضع التكرار. يمكننا التمييز بين العمليات الأساسية التالية المدرجة في هذه الدورة:
- يتبخر السائل عند ضغط مرتفع ؛
- تتوسع جزيئات الماء في الحالة الغازية ؛
- بخار رطب يتكثف على جدران الوعاء ؛
- زيادة ضغط السوائل (يعود إلى القيمة الأصلية).
يمكن ملاحظة أن الكفاءة الحرارية لهذه الدورة تتناسب طرديًا مع درجة الحرارة الأولية. كما أن كفاءة هذه العملية تعتمد على قيم الضغط ومؤشر الحالة الحرارية عند نقطة البداية وعند المخرج.
التوربينات البخارية
هذه الوحدة عبارة عن محرك حراري يولد الكهرباء. يمكن تمثيل المكونات الرئيسية لهذا التثبيت في القائمة التالية:
- جزء متحرك ، يتكون من دوار وشفرات ملحقة به ؛
- عنصر ثابت بأجزاء مثل الجزء الثابت والفوهات.
يمكن وصف تشغيل المصنع على النحو التالي. يتم توفير الماء في حالة غازية عند درجة حرارة عالية وضغط لفوهات التوربينات. هنا ، بسرعة تفوق سرعة الصوت ، يتم تحويل الطاقة الكامنة للبخار إلى طاقة حركية ، ويتم تشغيل الجسيماتزوج. وهذا بدوره يخلق تدفقًا غازيًا يعمل على ريش التوربينات. يؤدي دوران هذه العناصر إلى تحريك الدوار ، ونتيجة لذلك يتم توليد الكهرباء. بعد ذلك ، يتكثف البخار ، ويستقر في مستقبل خاص للمياه المبردة ، حيث يتم دفع السائل مرة أخرى إلى المبادل الحراري. وهكذا تتكرر العمليات أي أن دورة رانكين تتم.
يستخدم هذا المبدأ في المنشآت في محطات الطاقة النووية ، كما يستخدم في تشغيل منشآت التوربينات المستقلة لإنتاج الكهرباء. هذا المخطط هو الأكثر كفاءة واقتصادية إلى حد بعيد. يتم توزيع نباتات الرانكين في جميع أنحاء العالم.
