Vaikka teknologinen kehitys on erittäin nopeaa, on tavallista nähdä tilanteita, joissa nykypäivän kasvit käyttävät menneiden vuosisatojen aikana löydettyjä periaatteita. Esimerkiksi Rankinen kierto, joka keksittiin 1800-luvulla, on edelleen käytössä höyryturbiineissa.
Loistava keksijä
Rankinen syklin löysi skotlantilainen fyysikko ja insinööri, joka eli ja työskenteli toisella vuosisadalla. Keksintö on nimetty tämän suuren tiedemiehen mukaan, joka oli myös yksi teknisen termodynamiikan perustajista.
Rankine William John syntyi vuonna 1820 Edinburghin kaupungissa, jossa hän opiskeli instituutissa kolme vuotta. Tiedemies ei kuitenkaan saanut tätä laitosta valmiiksi vaikean taloudellisen tilanteen vuoksi. Mutta tämä ei estänyt lahjakasta fyysikkoa tekemästä useita hyödyllisiä löytöjä. Siten hän sai vuonna 1849 termodynamiikasta yhtälöt, jotka kuvaavat mekaanisen energian ja lämmön välistä suhdetta. Hän toteutti myös höyrykoneen teorian rakentamisen ja kehitti perusperiaatteet, jotka muodostivat perustan tämän yksikön toiminnalle. Nämä määräykset muodostavat prosessinnimetty tiedemiehen mukaan, Rankinen sykli.
Kohokohdat
Tämä sykli on teoreettinen ilmaus termodynaamisten prosessien työstä, joka tapahtuu höyryvoimaloiden toiminnan aikana toistotilassa. Voimme erottaa seuraavat tähän sykliin sisältyvät perustoiminnot:
- neste haihtuu korkeassa paineessa;
- vesimolekyylit kaasumaisessa tilassa laajenevat;
- kosteaa höyryä tiivistyy astian seinille;
- nesteen paine kasvaa (palaa alkuperäiseen arvoon).
Voidaan huomata, että tämän syklin lämpötehokkuus on suoraan verrannollinen alkulämpötilaan. Tämän prosessin tehokkuus riippuu myös painearvoista ja lämpötilaindeksistä aloitusasennossa ja ulostulossa.
Höyryturbiini
Tämä laite on lämpömoottori, joka tuottaa sähköä. Tämän asennuksen pääkomponentit voidaan esittää seuraavassa luettelossa:
- liikkuva osa, joka koostuu roottorista ja siihen kiinnitetyistä siiveistä;
- kiinteä elementti osilla, kuten staattori ja suuttimet.
Laitoksen toimintaa voidaan kuvata seuraavasti. Turbiinin suuttimiin syötetään korkeassa lämpötilassa ja paineessa olevaa kaasumaista vettä. Tässä yliääninopeudella höyryn potentiaalienergia muunnetaan kineettiseksi energiaksi ja hiukkaset pannaan liikkeellepari. Tämä puolestaan luo kaasumaisen virtauksen, joka vaikuttaa turbiinin siipiin. Näiden elementtien pyöriminen saa roottorin liikkumaan, minkä seurauksena syntyy sähköä. Seuraavaksi höyry tiivistyy ja asettuu erityiseen jäähdytetyn veden säiliöön, josta neste pakotetaan jälleen lämmönvaihtimeen. Siten toiminnot toistetaan, eli Rankine-sykli suoritetaan.
Tätä periaatetta käytetään ydinvoimalaitosten asennuksissa, sitä käytetään myös sähköntuotantoon tarkoitettujen autonomisten turbiinilaitteistojen toiminnassa. Tämä järjestelmä on ylivoimaisesti tehokkain ja taloudellisin. Rankine-pohjaisia kasveja levitetään ympäri maailmaa.