Rankine cycle

لە ئینسایکڵۆپیدیای ئازادی ویکیپیدیاوە
Jump to navigation Jump to search
نەخشەی فیزیکەلی سووڕی ڕانکن ١-پۆمپ ٢-بۆیلەر ٣-تورباین ٤-خەستکەرەوە


سووڕى رانكن مۆدێلێكە توانای سيستەمى تورباینی هەڵم پێشبينى بكات. وە هەروەها بەکاردێت بۆ خوێندنەوەی ئاڵوگۆڕی بزوێنەری  هەڵم.سووڕى رانكن دەبتە نموونەی سووڕى thermodynamic گەرمی بزوێنەر كە گەرمى دەگۆڕێت بۆ كارى ميكانيكى لەو كاتەى قۆناغ گۆڕین ئەنجام دەدرێت.ئەمە سوڕێکی نموونەییە کە لە دەست دانی لێکخشان لە ھەر چوار پێکھێنەرەکەی فەرامۆش دەکرێت.گەرمیەکە لە دەرەوە دەستەبەر دەکرێت بۆ خولێکی داخراو،کە عادەتەن ئاو بەکاردەھێنرێت لە کاتی کاری شلە.ھەروەھا لەدوای ویلیام جۆن ماکۆرەن رانکاین،وە سکۆتیش پۆلیماث لەگەڵ گلاسگۆو پرۆفیسۆری زانکۆ.

پێناسە کردن[دەستکاری]

سوڕی رانکن لە نزیکەوە کردارەکە روندەکاتەوە لەلایەن گەرمی بزوێنەر لە لایەن خستنەگەڕی بزوێنەری ھەڵم دروست کردنی وزەی گەرمی  بەدەست ھێنانی وێستگەی وزە.

وانا پشت دەبەستێت بە جياوازيى نێوان پلەى گەرمى لەنێوان سەرچاوەيێكى گەرم و سەرچاوەيێكى سارد.جیاوازیە زۆرەکە، توانای ميكانيكيتر دەتوانێت بەكاربھێندرێت لە دەرەوەى وزەى گەرمى، هەروەك بە پێی بیردۆزی کارنۆت.

سەرچاوەى گەرمى بەکارھێنرا لە بەدەستھێنانی توانا عادەتەن سوتانی سووتەمەنيى بەردينە وەكو خەڵوزى بەردين، گازى سروشتى، و ڕۆن، يان چڕی توانای خۆری.بەرزی پلەی گەرمی باشترینە.

توانای  سووڕى رانكن سنووردارە لەلايەن گەرميى بڵندى هەڵمی كار كردنی شلە. هەروەها، مەگەر فشارەكە و پلەى گەرمى دەگەن بە ئاستىێکی ناياب لە بۆیلەری هەڵم، مەوداى پلەى گەرمى زۆر بچووک  دەتوانێت سووڕەكە بەكار بخات:پلەى گەرميى چوونە ناوى ھەڵمی تۆڕباین بە شێوەيەكى نموونەيى دەوروبەرن ٥٦٥ [c°] و پلەى گەرميى خەستكەرى هەڵم دەوروبەرن ٣٠ [c°].ئەمە ڕوودەدات لە توانای بیردۆزی كارنۆت بۆتۆڕباینی هەڵم بەتەنها نزيكەى ٦٣.٨٪ براوردیان کرد لەگەڵ  ڕاستەقينە بەتواناييى گەرماييى بە تێكراييى سەروو تا ٤٢٪ بۆ ئێستگەى ھاوچەرخ تواناى coal_fired. پلەى گەرميى نزمی ھەڵم چوونە ناوتۆڕباین (بە بەراورد لەگەڵ تۆڕباینێکی گاز)بۆچى سووڕی رانكن (هەڵم) زۆرجار بەكار دەهێنرێت هەروەك سووڕێكى ژێرکردن تا بە پێچەوانەوە چاك ببێتەوە گەرميى ڕەت كردەوە لە  سووڕی تێکەڵ گاز وێستگەی  تواناى تۆڕباینەکە.

سەرچاوەى سارد (ساردەکە باشترە) بەكارھێنانی  لە ئەمانە وێستگەی توانا عادەتەن بورج وبەشێکی  ئاوى گەورە ساردتر دەبنەوە (ڕووبار يان دەريا). توانای  سووڕى رانکن سنووردارە لەسەر لاى سارد لەلايەنی  پلەى گەرميى خواروو كرداريىەكە كار كردنی شلە.

كار كردنی شلە لە سووڕێكى رانكن شوێنی سوڕێکی داخەراو دەكەوێت و بەبەردەوامى بەکاردەھێنرێت . هەڵمى ئاو لەگەڵ خەستكردنەوە دڵۆپەيەكى زۆر بچوك زۆرجار دەبينن لە وێستگەی  توانا شەپۆڵ دروست دەكرێن لەلايەن سارد بوونەوە سيستەم (نا ڕاستەوخۆ لێوە سووڕى تواناى رانكن سوڕێکی داخراو). ئەمە ' گزوز ' گەرمى نوێنەرايەتى دەكرێت لەلايەن " [Qout] " دەڕواتە دەرەوە لاى خوارووترى سووڕی لەخوارەوە نیشاندراوە لە هێڵكاريى T-S.بورجی سارد بوونەوە  بەكار دەخەن هەروەك گۆڕینی گەرميى گەورە لەلايەن مژێنى گەرميى هەڵم كار كردنی شلە و لەهەمان كات بە هەڵم ئاو سارد دەبێتەوە بۆ كەشەكە.

لەو كاتەى زۆر ماددە توانييان بەكار بهێنرێن هەروەک كار كردنی شلە لە سووڕى رانكن، ئاو عادەتەن شلەى بژاردەيە بەهۆى تايبەتمەنديى باشى، وەكو كيمياى زۆر کارانیە و نا-ژەهراوى، و خەرجيى خواروو، هەروەها تايبەتمەنديى ثێرمۆداینەمیک. لەلايەن کارکردنی خەستكردنەوەيەكە هەڵمى هەڵم بۆ شلەيێك فشارەكە لە دەرگەى تۆڕباین وزە پێويست نزم دەكرێتەوە لەلايەن ترومپاى خواردن تەنها بەكار دەهێنێت ١٪ بۆ ٣٪ى تواناى دەرهاتى تۆڕباینەکە و ئەم هۆیانە بەشدارى دەكەن بۆ بەتوانای بڵندتر بۆ سووڕەكە. سوودەكەى ئەمە دەیبژێرێت لەلايەن پلەى گەرميى خوارووى هەڵم دانپێدانی تۆڕباینی  (s). تۆڕباینی  گاز، بۆ نموونە، پلەى گەرميى چوونە ناوى تۆڕباینەکە نزيك دەبتەوە ١٥٠٠ [°k].لەگەڵ ئەوەشدا، بەتواناييى گەرماييى ڕاستەقينە وێستگەى تواناى هەڵمى گەورە و گەورە وێستگەی  تۆڕباینی  گازى هاوچەرخی هاوشێوەن.

چوار كردارەكە لە سووڕى رانكن[دەستکاری]

هێڵكاريى T_Sسووڕێکی ئاسایی ڕانکن بەكار خستنی لەنێوان فشارانى ٠.٠٦ باڕ [bar]و ٥٠ باڕ . بەجێ هێڵراو لە چەمانەوەى ھێلکاری بێڵدا، ڕاست لێوە ئەوە گازە، و لەژێر ئەوە [شل–ھەڵم ] هاوسەنگى خوساندن.


كرداری١–٢:كار كردنی شلەیە لە خوارەوەی ترومپا بۆ فشارى بڵند. هەروەك شلەكە شلەيێكە لە ئەم قۆناغە، ترومپاكە وزەى هاوردەى بچووك پێويست دەبێت.

كرداری٢–٣: شلەى فشارى-بەرز دەچێتە ناو بۆیلەرێک، ئەو شوێنەى ئەوە گەرموگوڕە لە فشارى نەگۆڕ لەلايەن سەرچاوەيێكى گەرميى دەرەوەيى تا بێت بە وشك خوساندن هەڵم.هاوردەی وزەی پێويست دەتوانێت بەئاسانى بەجۆرێك وەك زيندوو حيساب بكرێت، بەكار هێنانى هێڵكاريێكى [ئنثالپی-ئینتڕۆپی] (هێڵكاريى A-A، يان ھێلکاری مۆلليێر)، يان ژمارەيى، بەكار هێنانی خشتەی هەڵم.

كرداری٣–٤:وشك خوساندنی هەڵم فراوان دەكات بەناو تۆڕباینێک، دروست كردن توانا. ئەم كەم بوونەوە پلەى گەرميەكە و فشارى هەڵمەكە، و پەيتيێك لەوانەيە ڕوو بدات. دەرهاتەكە لەم كردارە دەتوانێت بەئاسانى حيساب بكرێت بە بەكار هێنانى هێڵكاريەكە يان خشتە تێبينييان كرد لەسەر.

كرداری٤–١: هەڵمى تەڕ دەچێتە ناو خەستكەرێك، ئەو شوێنەى ئەوە خەستكردنەوە لە فشارێكى نەگۆڕ تا بێتە خوساندنی شلە.

لە سووڕى رانكنی نموونەیی ترومپاكە و تۆڕباینەکە لەوانەيە ئازۆنترۆپیکبن، واتە، ترومپاكە و تۆڕباینەکە لەوانەيە هيچ ئینتۆپی دروست نەكەن و لەبەر ئەوە دەرهاتى كارى پوختە زياد دەكات.كرداری ١–٢ و ٣–٤ لەوانەيە نوێنەرايەتى بكرێن لەلايەن خەتى ستوون لەسەر هێڵكاريى T-Sو زياتر لەنزيكەوە ئەوەى سووڕى كارنۆت دەبێت. سووڕى رانكن نيشان دراو لێرە بارەكەيەكە كار كردنی شلە لێوە ڕێ دەگرێت خۆ ديتنەوەی لە ناوچەى ئەوپەڕی گەرمی هەڵمى لەدواى فراوان بوونەكە لە تۆڕباینەکە ، [ ١ ] كە وزەكە كەم دەكاتەوە لاى برد لەلايەن كۆندێسەرەکان.

لە سووڕى تواناى هەڵمى ڕاستەقينە لە نمونەييەوە سووڕى رانكن جياواز دەبێت بەهۆى بەرپەرچ نەدراوە لە پێكهاتەى خۆيى بوويانە هۆى لەلايەن لێكخشانى شلە و لەدەستدانى گەرمى بۆ چواردەورەكان؛ لێكخشانى شلە فشارەی بەهۆى بۆیلەرەکە دێتە ژوور،خەستكەرەكە، و گەرمکەرەکە لەنێوان پێكهاتەكان، و لە ئەنجامدا  هەڵمەکە بۆیلەرەکە بەجێدێڵێت لە فشارێكى نزم؛ لەدەستدانى گەرمى دەرهاتى كارى پوختە كەم دەكاتەوە، بەم جۆرە گەرمى زیاددەکرێ هەڵمەكە لە بۆیلەرەکە پێويستە تا هەمان ئاستى دەرهاتى كارى پوختە بهێڵێتەوە.

ھاوکێشەکان[دەستکاری]

بەگشتى، توانای  سووڕى رانكن سادە دەتوانێت بنووسرێت هەروەك

هەريەك لە چوار هاوكێشە داھاتوو[ ١ ] لە وزەوە و بارستە وەر دەگيرێن هاوسەنگ دەكەن بۆ قەبارەيێكى كۆنترۆڵ.بەتواناييى ثێرمۆداینەمیکی پێناسەی سووڕەكە دەكات هەروەك ڕێژەكەى دەرهاتى تواناى پوختە تا هاوردە گەرم بكات. هەروەك كاری پێويست لەلايەن ترومپاكە زۆرجار دەگاتە دەوروبەرە ١٪ى دەرهاتى كارى تۆڕباینەکە ، ئەو دەتوانێت سادە بكرێت.



كاتێك مامەڵە دەكەن لەگەڵ توانای تۆڕباینەکان و ترومپا، ڕاست كردنەوەيێك بۆ زاراوەى كار دەبێت بكرێن:

سوڕی ڕانکنی ڕاستەقینە (نموونەیی نا)[دەستکاری]

سوڕی ڕانکنی ئەوپەڕی گەرمی

لە سووڕێكى وێستگەی - كارەباى ڕاستەقينە (ناو " رانكن " سووڕ تەنها بەكار دەهێنرێت بۆ سووڕى نمونەيى)، پەستانەكە لەلايەن ترومپاكە و فراوان بوونەكە لە پەرەكەكە ئازۆنتڕۆپیک نيە. بەواتايەكى ديكە، ئەم كردارانە نا-پێچەوانەن، و ئینتڕۆپی زیاددەکات لەكاتى دوو كردارەكە. ئەمە تاڕادەيەك توانا پێويست زياد دەكات لەلايەن ترومپاكە و كەم بوونەوە توانا دروستكردنی لەلايەن تۆڕباینەکە .

بەتايبەتى، بەتواناييى تۆڕباینی  هەڵم سنووردار دەبێت لەلايەن دروست كردنى ئاو-دڵۆپە. هەروەك ئاو خەستكردنەوە، دڵۆپەيەكى زۆر بچوكى ئاو تۆڕباینەکەیان لێ دا دەخشێت لە خێراييى بڵند، بوونە هۆى ڕاماڵين ، بەرە بەرە ژيانى تيغى تۆڕباینەکە و بەتواناييى تۆڕباینەکە كەم دەبێتەوە.ئاسانترين ڕێگا تا ئەم گرفتە زاڵ ببێت بەسەر  ئەوپەڕی گەرمکردنی هەڵمەكەيە. لەسەر هێڵكاريى T-S، ناوچەی ٣ لە سنوورێكى ناوچەى دوو-قۆناغى هەڵمە و ئاو، بۆيە لەدواى فراوان بوون هەڵمەكە زۆر تەڕ دەبێت. لەلايەن ئەوپەڕی گەرمی ، ناوجەی ٣ ڕاست دەڕۆن بۆ (سەرەوە) لە هێڵكاريەكە و لەبەر ئەوە هەڵمێكى وشكتر بەرهەم دەهێنێت لەدواى فراوان بوون.

جياوازيى سووڕى رانكنی بنەڕەتى[دەستکاری]

توانا بە تێكرايى دەتوانرێت زیادبکات لەلايەن بەرز كردنەوەی پلەى گەرميى هاوردەکراوی گەرميى تێكڕا

لەم سووڕە. زياد كردنى پلەى گەرميى هەڵمەكە بۆ ئەوپەڕی گەرمی ناوچەکە ڕێگايێكى سادەى كردنی ئەمەيە. هەروەها جياوازيى سووڕى رانكنی بنەڕەتى  دروستى كرد تا بەتواناييى گەرماييى سووڕەكە بەرز بكاتەوە لە ئەم ڕێگایەدا؛ دوو لە ئەمانە لەخوارەوە باس دەكرێن.

دوبارە گەرمکردنەوەی سووڕی ڕانکن[دەستکاری]

دوبارە گەرمکردنەوەی سووڕی ڕانکن

مەبەستی دوبارە گەرمکردنەوەی سووڕ ئەوەيە تا تەڕيەكە لا ببات هەڵگرتنی لەلايەن هەڵمەكە لە قۆناغى كۆتاييى كردارى فراوان بوون. ئەم جياوازيە، دوو تۆڕباینەکان كار دەكەن لە زنجيرە. يەكەم هەڵم لە بۆیلەرەوە قبووڵ دەكات لە فشارى بڵند.لەدواى تێپەڕینی هەڵم بەناو يەكەم تۆڕباین، ئەو دووبارە- چووە ناو بۆیلەرەکە و دوبارە گەرمکردنەوەی لەپێش تێ پەڕينی بەناو دووەم، پەستانی نزم، تۆڕباینەکە .  پلەى گەرمى گەرمکردنەوەکە زۆر نزيكە يان يەكسانە بۆ پلەى گەرميى دەروازە، كەچی فشاری پێويست گونجاوی گەرمکردنەوەەکە تەنها يەك لەسەر چوارەم فشارى بۆیلەری ڕەسەنە.لەنێو سوودى ديكە، ئەم هەڵمە لێوە ڕێ دەگرێت بۆ خەستكردنەوەی لەماوەى فراوان بوونى و بەو جۆرە زيانەكە كەم دەكاتەوە لە تيغى تۆڕباینەکە ، و بەتواناييى سووڕەكە باشتر دەكات، چونكە گەرمی زیادتر دەڕوات بۆ سووڕەكە و ئەمە لەکاتی پلەى گەرميى بڵند ڕوودەدات .دوبارە گەرمکردنەوەی سووڕ یەکەم جار  پێشكەش كرا لە ١٩٢٠كان، بەڵام كردارى نەبوون  بۆماوەی زۆر بەهۆى زەحمەتيى تەكنيكى. لە١٩٤٠كان، دوبارە پێشکەش کراوە لەگەڵ زياد كردنی پيشەسازيى بۆیلەری فشارى-بەرز، و سەرئەنجام دووهەندە گەرمکردنەوە پێشكەش كرا لە١٩٥٠كان.بيرۆكەیە لەپشت دووهەندکردنی گەرمکردنەوەکەیە تا پلەى گەرميى تێكڕا زياد بكات. ئەوە زياتر تێبينى كرا لە دوو قۆناغى گەرمکردنەوە بە شێوەيەكى گشتى پێویستنین، لەوەتەى زۆر بوونى تواناييى قۆناغی داھاتوو سووڕەکە تەنها نيو ئەوەندە دەبێت پێش قۆناغەکە.ئەمڕۆ، دووهەند گەرمکردنەوە بەشێوەيەكى گشتى بەكار هێنراوە لە وێستگەی توانا كەبەكاری دەخەن لەژێر فشارى supercritical .

دروست بونەوەی سووڕی ڕانکن[دەستکاری]

دروست بونەوەی سووڕی ڕانکن

دروست بونەوەی سووڕى رانكن ئەوەندە ناوبراوە چونكە لەدواى دەر كەوتنی لە خەستكەرەوە (لەوانەيە هەروەك لە نیمچە ساردکراوەی شلەکە)كار كردنی شلە گەرموگوڕە لەلايەن هەڵم لە پشكى گەرمی سووڕەكە . لەسەر هێڵكاريەكە نیشاندراوە ، شلەكە لە ٢ تێكەڵە لەگەڵ شلەكە لە ٤ (هەردووكیان لە هەمان فشار) تا خۆ ببينێتەوە لەگەڵ خوساندنی شلە لە ٧.ئەمە ناو دەبرێت بە " پەيوەنديى-ڕاستەوخۆی گەرم كردن " .لە دروست بوونەوەى سووڕی ڕانکن  (لەگەڵ جياوازى بچووك) بەشێوەيەكى گشتى بەكار هێنراوە لە وێستگەی  تواناى ڕاستەقينە.

جياوازيێكى تر دەنێرێت هەڵمی لێوە بەردەبێت لەنێوان قۆناغى تۆڕباینەکە  بۆ ئاودانی هيتەر تا پر ئاوبێت لەسەر ڕێگاى خەستكەرەوە بۆ بۆیلەرەکە. ئەم هيتەرانە هەڵمى هاوردە و كۆندێسەیت تێكەڵ ناكەن.

زۆربوونی دوبارە کردنەوەی  سووڕ پلەى گەرميى زیادکراو لەلایەن خستنەسەرى گەرمى لێوەكە [بۆيلەر/سوتەمەنی ] سەرچاوەکە تا ڕادەيەك خوارووی پلەی گەرمی ئاودانەکە لەوانەيە بەبێ ئاودانى دروست بوونەوەى گەرم . ئەمە توانای  سووڕەكە باشتر دەكات، هەروەك زياتر گەرميەكە دەڕوات بۆ سووڕەكە و دەرئرنجامیسووڕەکە ڕوو دەدات لە پلەى گەرميى بڵند.

سووڕی ڕانکنی سروشتی[دەستکاری]

سووڕى رانكنی سروشتی  (ORC)بەکاردەھێنرێت لە سوتەمەنی سروشتی  وەكو n-pentante [ ١ ] يان toluene [ ٢ ] لەجياتى ئاو و هەڵم. ئەمە بەكارهێنانى سەرچاوەى گەرميى نزم ڕێ دەدات، وەكو جۆگەی وزەی خۆرى، كە بە شێوەيەكى نموونەيى بەكاریدەخەن لە دەوروبەر ٧٠–٩٠ [C°].توانای  سووڕەكە زۆر نزمترە لە ئەنجامەکە لە نزمترین مەوداى پلەى گەرمی، بەڵام ئەمە دەتوانێت پڕبايەخ بێت بەهۆيەكە خەرجيى نزم بە بەشداريى دەکات لە كۆبوونەوەی گەرمی  لە پلەى گەرميى نزم.لەسەرێكى ترەوە، شلە دەتوانێت ئەوە بەكار بهێنرێن  لەخاڵی کوڵاندن لەسەر ئاو، و ئەمە لەوانەيە سوودى ثێرمۆداینەمیکی ھەبێت (ببينە، بۆ نموونە، ھەڵمی جیوەی تۆڕباین). تايبەتمەنديەكانی شلەى كار كردنى ڕاستەقينە كاريگەريى مەزنی هەيە لەسەر چۆنيەتيى هەڵم لەدواى هەنگاوى فراوان بوون، كار لە دارشتنی سووڕى تەواو دەکەن.

سووڕى رانكن كار كردنی شلە سنووردار ناكات ، بۆيە ناوی " سووڕى سروشتی  "یە بەسادەيى چەمكێكى خستنە بازاڕی  سووڕەكەيە و دەبێت تەماشا بكرێن هەروەك سووڕێكى ثێرمۆداینەمیکی  جودا.

لێکۆڵینەوەی وردی سووڕی ڕانکن[دەستکاری]

سووڕی ڕانکنی كردارى بەكاردەھێنرێت لە لێکۆڵینەوەی وردی  شلە [ ٤ ] چەمكەكانى نوى كردنەوەى گەرمى و سووڕى رانكن لێکۆڵینەوەی ورد  دەکات بۆ كردارێكى يەك پێگرتن بەناوى سووڕى ڕەخنەگرانە دروست بوونەوەى ([RGSC]). بۆ وردبوونەوەی لە پلەى گەرمى سەرچاوە ١٢٥–٤٥٠ [C°].

see also[دەستکاری]

Power loss in cogeneration mode with steam extraction

References[دەستکاری]

Canada, Scott; G. Cohen; R. Cable; D. Brosseau; H. Price (2004-10-25). "Parabolic Trough Organic Rankine Cycle Solar Power Plant" (PDF). 2004 DOE Solar Energy Technologies. Denver, Colorado: US Department of Energy NREL. Archived from the original (PDF) on 2009-03-18. Retrieved 2009-03-17. ^ Batton, Bill (2000-06-18). "Organic Rankine Cycle Engines for Solar Power" (PDF). Solar 2000 conference. Barber-Nichols, Inc. Archived from the original (PDF) on 2009-03-18. Retrieved 2009-03-18. ^ Nielsen et al., 2005, Proc. Int. Solar Energy Soc. ^ Moghtaderi, Behdad (2009). "An Overview of GRANEX Technology for Geothermal Power Generation and Waste Heat Recovery". Australian Geothermal Energy Conference 2009. , Inc. ^Van Wyllen 'Fundamentals of thermodynamics' (ISBN 85-212-0327-6) ^Wong 'Thermodynamics for Engineers',2nd Ed.,2012, CRC Press, Taylor & Francis, Boca Raton, London, New York. (ISBN 978-1-4398-4559-2) Moran & Shapiro 'Fundamentals of Engineering Thermodynamics' (ISBN 0-471-27471-2)