Bien que le progrès technologique soit très rapide, il est courant de voir des situations où les plantes d'aujourd'hui utilisent des principes qui ont été découverts au cours des siècles passés. Par exemple, le cycle de Rankine, qui a été inventé au XIXe siècle, est encore utilisé aujourd'hui dans les turbines à vapeur.
Grand inventeur
Le cycle de Rankine a été découvert par un physicien et ingénieur écossais qui a vécu et travaillé au siècle dernier. L'invention porte le nom de ce grand scientifique, qui fut également l'un des fondateurs de la thermodynamique technique.
Rankine William John est né en 1820 dans la ville d'Édimbourg, où il a étudié pendant trois ans à l'institut. Cependant, le scientifique n'a pas réussi à terminer cette institution en raison de la situation financière difficile. Mais cela n'a pas empêché le physicien doué de faire un certain nombre de découvertes utiles. Ainsi, en 1849, il obtient des équations en thermodynamique décrivant la relation entre l'énergie mécanique et la chaleur. Il a également réalisé la construction de la théorie de la machine à vapeur et développé les principes de base qui ont servi de base au fonctionnement de cette unité. Ces dispositions constituent le processusnommé d'après le scientifique, le cycle de Rankine.
Points forts
Ce cycle est une expression théorique du travail des processus thermodynamiques se produisant lors du fonctionnement des centrales à vapeur en mode de répétition. Nous pouvons distinguer les opérations de base suivantes incluses dans ce cycle:
- le liquide s'évapore à haute pression;
- les molécules d'eau à l'état gazeux se dilatent;
- la vapeur humide se condense sur les parois de la cuve;
- la pression du fluide augmente (revient à la valeur d'origine).
On peut noter que le rendement thermique de ce cycle est directement proportionnel à la température initiale. De plus, l'efficacité de ce processus dépend des valeurs de pression et de l'indice d'état thermique à la position de départ et à la sortie.
Turbine à vapeur
Cet appareil est un moteur thermique qui génère de l'électricité. Les principaux composants de cette installation peuvent être représentés dans la liste suivante:
- partie mobile, qui se compose d'un rotor et de pales qui y sont attachées;
- élément stationnaire avec des pièces telles que le stator et les buses.
Le fonctionnement de l'installation peut être décrit comme suit. De l'eau à l'état gazeux à haute température et pression est fournie aux tuyères de la turbine. Ici, à vitesse supersonique, l'énergie potentielle de la vapeur est convertie en énergie cinétique et les particules sont mises en mouvementpaire. Ceci, à son tour, crée un flux gazeux qui agit sur les aubes de turbine. La rotation de ces éléments provoque le déplacement du rotor, ce qui génère de l'électricité. Ensuite, la vapeur se condense et se dépose dans un réservoir d'eau réfrigérée spécial, d'où le liquide est à nouveau forcé dans l'échangeur de chaleur. Ainsi, les opérations sont répétées, c'est-à-dire que le cycle de Rankine est exécuté.
Ce principe est utilisé dans les installations des centrales nucléaires, il est également utilisé dans le fonctionnement des installations de turbines autonomes pour la production d'électricité. Ce schéma est de loin le plus efficace et le plus économique. Les plantes à base de Rankine sont distribuées dans le monde entier.
