למרות שההתקדמות הטכנולוגית מהירה מאוד, מקובל לראות מצבים שבהם הצמחים של היום משתמשים בעקרונות שהתגלו במאות האחרונות. לדוגמה, מחזור רנקין, שהומצא במאה ה-19, משמש עד היום בטורבינות קיטור.
ממציא גדול
מחזור הרנקין התגלה על ידי פיזיקאי ומהנדס סקוטי שחי ופעל במאה הקודמת. ההמצאה נקראה על שם המדען הגדול הזה, שהיה גם אחד ממייסדי התרמודינמיקה הטכנית.
רנקין וויליאם ג'ון נולד ב-1820 בעיר אדינבורו, שם למד שלוש שנים במכון. עם זאת, המדען לא הצליח להשלים את המוסד הזה בגלל המצב הכלכלי הקשה. אבל זה לא מנע מהפיזיקאי המחונן לגלות מספר תגליות שימושיות. כך, בשנת 1849, הוא השיג משוואות בתרמודינמיקה המתארות את הקשר בין אנרגיה מכנית לחום. הוא גם ביצע את בניית התיאוריה של מנוע הקיטור ופיתח את העקרונות הבסיסיים שהיוו את הבסיס לפעולה של יחידה זו. הוראות אלו מהוות את התהליךנקרא על שם המדען, מחזור רנקין.
ההיילייטס
מחזור זה הוא ביטוי תיאורטי לעבודה של תהליכים תרמודינמיים המתרחשים במהלך הפעלת תחנות כוח קיטור במצב החזרה. אנו יכולים להבחין בין הפעולות הבסיסיות הבאות הכלולות במחזור זה:
- נוזל מתאדה בלחץ גבוה;
- מולקולות מים במצב גזי מתרחבות;
- אדים לחים מתעבים על דפנות הכלי;
- לחץ הנוזל עולה (חוזר לערך המקורי).
ניתן לציין שהיעילות התרמית עבור מחזור זה עומדת ביחס ישר לטמפרטורה ההתחלתית. כמו כן, היעילות של תהליך זה תלויה בערכי הלחץ ובמדד המצב התרמי בעמדת ההתחלה וביציאה.
טורבינת קיטור
יחידה זו היא מנוע חום שמייצר חשמל. המרכיבים העיקריים של התקנה זו יכולים להיות מיוצגים ברשימה הבאה:
- חלק נע, המורכב מרוטור ולהבים המחוברים אליו;
- אלמנט נייח עם חלקים כגון סטטור ופירות.
ניתן לתאר את פעולת המפעל באופן הבא. מים במצב גזי בטמפרטורה ולחץ גבוהים מסופקים לפירי הטורבינה. כאן, במהירות על-קולית, האנרגיה הפוטנציאלית של הקיטור מומרת לאנרגיה קינטית, וחלקיקים מופעליםזוג. זה, בתורו, יוצר זרימת גז הפועלת על להבי הטורבינה. סיבוב האלמנטים הללו גורם לתנועת הרוטור, וכתוצאה מכך נוצר חשמל. לאחר מכן, הקיטור מתעבה, והוא מתיישב במקלט מים צוננים מיוחד, משם הנוזל נדחף שוב לתוך מחליף החום. לפיכך, הפעולות חוזרות על עצמן, כלומר, מתבצע מחזור Rankine.
עקרון זה משמש במתקנים בתחנות כוח גרעיניות, הוא משמש גם בהפעלת מתקני טורבינות אוטונומיות לייצור חשמל. תוכנית זו היא ללא ספק היעילה והחסכונית ביותר. צמחים מבוססי רנקין מופצים בכל העולם.
