Sebbene il progresso tecnologico sia molto veloce, è comune vedere situazioni in cui le piante di oggi utilizzano principi che sono stati scoperti nei secoli passati. Ad esempio, il ciclo Rankine, inventato nel 19° secolo, è ancora oggi utilizzato nelle turbine a vapore.
Grande inventore
Il ciclo di Rankine è stato scoperto da un fisico e ingegnere scozzese che visse e lavorò nel secolo scorso. L'invenzione prende il nome da questo grande scienziato, che fu anche uno dei fondatori della termodinamica tecnica.
Rankine William John è nato nel 1820 nella città di Edimburgo, dove ha studiato per tre anni presso l'istituto. Tuttavia, lo scienziato non è riuscito a completare questa istituzione a causa della difficile situazione finanziaria. Ma questo non ha impedito al fisico dotato di fare una serie di utili scoperte. Così, nel 1849, ottenne equazioni in termodinamica che descrivono la relazione tra energia meccanica e calore. Eseguì anche la costruzione della teoria della macchina a vapore e sviluppò i principi di base che costituivano la base per il funzionamento di questa unità. Queste disposizioni costituiscono il processoprende il nome dallo scienziato, il ciclo Rankine.
In evidenza
Questo ciclo è un'espressione teorica del lavoro dei processi termodinamici che si verificano durante il funzionamento delle centrali a vapore in modalità di ripetizione. Possiamo distinguere le seguenti operazioni di base incluse in questo ciclo:
- il liquido evapora ad alta pressione;
- le molecole d'acqua allo stato gassoso si espandono;
- il vapore umido si condensa sulle pareti della nave;
- la pressione del fluido aumenta (ritorna al valore originale).
Si può notare che l'efficienza termica per questo ciclo è direttamente proporzionale alla temperatura iniziale. Inoltre, l'efficienza di questo processo dipende dai valori di pressione e dall'indice di stato termico nella posizione di partenza e in uscita.
Turbina a vapore
Questa unità è un motore termico che genera elettricità. I componenti principali di questa installazione possono essere rappresentati nel seguente elenco:
- parte mobile, che consiste in un rotore e delle lame ad esso collegate;
- elemento stazionario con parti come statore e ugelli.
Il funzionamento dell'impianto può essere descritto come segue. L'acqua allo stato gassoso ad alta temperatura e pressione viene fornita agli ugelli della turbina. Qui, a velocità supersonica, l'energia potenziale del vapore viene convertita in energia cinetica e le particelle vengono messe in motopaio. Questo, a sua volta, crea un flusso gassoso che agisce sulle pale della turbina. La rotazione di questi elementi fa muovere il rotore, a seguito del quale viene generata elettricità. Successivamente, il vapore condensa e si deposita in uno speciale serbatoio di acqua refrigerata, da dove il liquido viene nuovamente spinto nello scambiatore di calore. In questo modo si ripetono le operazioni, cioè si esegue il ciclo Rankine.
Questo principio viene utilizzato nelle installazioni presso centrali nucleari, viene utilizzato anche nel funzionamento di installazioni di turbine autonome per la produzione di elettricità. Questo schema è di gran lunga il più efficiente ed economico. Le piante a base di Rankine sono distribuite in tutto il mondo.
