تفاوت اصلی بین چرخه رانکین و چرخه برایتون این است که چرخه رانکین یک چرخه بخار است، در حالی که چرخه برایتون چرخه ای بین فازهای مایع و بخار است.
هر دو سیکل رانکین و سیکل برایتون چرخه های ترمودینامیکی هستند. یک چرخه ترمودینامیکی دنباله ای از فرآیندهای ترمودینامیکی مختلف است که شامل انتقال کار و گرما به داخل و خارج از یک سیستم است که دارای شرایط دما و فشار متغیر است.
چرخه رانکین چیست؟
چرخه رانکین مدلی است که عملکرد یک توربین بخار را پیش بینی می کند. مدل سیکل بخار است. این یک مدل ایده آل برای چرخه ترمودینامیکی است که در یک موتور حرارتی با تغییر فاز انجام می شود.چهار جزء اصلی در چرخه رانکین وجود دارد و ما می‌توانیم از تلفات اصطکاک ناشی از هر یک از این چهار مؤلفه چشم پوشی کنیم.
شکل 01: چرخه رانکین
تئوری پشت چرخه رانکین در نیروگاه های تولید برق حرارتی برای تولید برق استفاده می شود. توان تولید شده از طریق این فرآیند به اختلاف دمایی بین منبع گرما و منبع سرما بستگی دارد. اگر تفاوت به طور قابل توجهی زیاد باشد، می توانیم انرژی بیشتری را از انرژی گرمایی استخراج کنیم. معمولاً منبع گرمایی مورد استفاده در اینجا می تواند شکافت هسته ای یا سوزاندن سوخت های فسیلی باشد. هر چه دما بالاتر باشد، منبع بهتر است. در همین حال، منابع سرد شامل برج های خنک کننده با بدنه آبی هدف است. هر چه دما سردتر باشد، منبع بهتر است. چهار مرحله در چرخه رانکین به شرح زیر است:
- فرآیند 1-2: پمپاژ سیال کار. سیال در این مرحله در حالت مایع است. بنابراین پمپ به انرژی ورودی کم نیاز دارد. فشار پمپ در طول فرآیند افزایش می یابد.
- فرآیند 2-3: سیال پرفشار وارد دیگ بخار می شود. سیال با فشار ثابت تحت حرارت قرار می گیرد. منبع گرما در اینجا اعمال می شود. بخار اشباع خشک را تشکیل می دهد.
- فرآیند 3-4: بخار اشباع خشک از طریق یک توربین منبسط می شود. در اینجا برق تولید می شود. سپس دما و فشار کاهش می یابد. ممکن است مقداری از بخار نیز متراکم شود.
- فرآیند 4-1: بخار مرطوب وارد کندانسور می شود که مایع اشباع شده ای را با فشار ثابت تشکیل می دهد.
چرخه برایتون چیست؟
سیکل برایتون یک چرخه ترمودینامیکی است که عملکرد یک موتور حرارتی با فشار ثابت را توصیف می کند. چرخه معمولاً به صورت یک سیستم باز اجرا می شود. اما، برای الزامات تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی، ما آن را به عنوان یک عملیات سیستم بسته با فرض استفاده مجدد از گازهای خروجی در طول فرآیند در نظر می گیریم.این فرآیند به نام دانشمند جورج برایتون نامگذاری شد. مدل ایده آل برای چرخه برایتون به شرح زیر است:
شکل 02: چرخه برایتون
چرخه شامل سه جزء است. آنها کمپرسور، محفظه اختلاط و منبسط کننده هستند. موتورهای برایتون معمولاً از نوع موتورهای توربین هستند.
تفاوت بین چرخه رانکین و چرخه برایتون چیست؟
سیکل رانکین مدلی است که عملکرد یک توربین بخار را توصیف می کند، در حالی که چرخه برایتون یک چرخه ترمودینامیکی است که عملکرد یک موتور حرارتی با فشار ثابت را توصیف می کند. تفاوت اصلی بین چرخه رانکین و چرخه برایتون در این است که چرخه رانکین یک چرخه بخار است، در حالی که چرخه برایتون چرخه ای بین فازهای مایع و بخار است.علاوه بر این، تفاوت دیگر بین چرخه رانکین و چرخه برایتون این است که چهار جزء در چرخه رانکین وجود دارد در حالی که تنها سه جزء در چرخه برایتون وجود دارد.
اینفوگرافیک زیر تفاوت بین چرخه Rankine و چرخه Brayton را نشان می دهد.
خلاصه - چرخه رانکین در مقابل چرخه برایتون
هر دو سیکل رانکین و سیکل برایتون انواعی از چرخه های ترمودینامیکی هستند. تفاوت اصلی بین چرخه رانکین و چرخه برایتون این است که چرخه رانکین یک چرخه بخار است، در حالی که چرخه برایتون چرخه ای بین فاز مایع و بخار است.
