b'\n_START_ARTICLE_\nRankinov cikel\n_START_PARAGRAPH_\nRankinov ali Clausius-Rankinov cikel je model, s katerim se lahko napove u\xc4\x8dinek parnih turbin. Teoreti\xc4\x8dno je uporaben tudi za parne stroje, na primer na parnih lokomotivah. Rankinov cikel je idealiziran termodinamski cikel toplotnega stroja, ki preko faznih sprememb delovne teko\xc4\x8dine pretvarja toploto v mehnsko delo. Toplota se v sistem dovaja od zunaj, delovna teko\xc4\x8dina pa je najpogosteje voda. Cikel je dobil ime po \xc5\xa1kotskem polihistorju Williamu Johnu Macquornu Rankinu, profesorju Glasgowske univerze.\n_START_SECTION_\nOpis\n_START_PARAGRAPH_\nRankinov cikel dobro opisuje procese, ki se dogajajo v parnih strojih, zlasti v parnih turbinah termoelektrarn. Vir toplote v termoelektrarnah je obi\xc4\x8dajno zgorevanje fosilnih goriv, na primer premoga, nafte in zemeljskega plina, ali jedrska energija._NEWLINE_U\xc4\x8dinkovitost Rankinovega cikla je omejena z visoko izparilno toploto delovne teko\xc4\x8dine. Dokler tlak in temperatura v parnem kotlu ne dose\xc5\xbeeta nadkriti\xc4\x8dnih vrednosti, lahko cikel deluje na zelo majhnem temperaturnem obmo\xc4\x8dju: temperatura pare na vstopu v parno turbino je obi\xc4\x8dajno okoli 565 \xc2\xb0C, temperatura kondenzatorja pa okoli 30 \xc2\xb0C. Ti temperaturi dolo\xc4\x8data maksimalni Carnotov izkoristek parne turbine, ki zna\xc5\xa1a okoli 63.8%. Realni toplotni izkoristki sodobnih termoelektrarn na premog dose\xc5\xbeejo vrednosti do 42%. Nizka vstopna temperatura v primerjavi s plinsko turbino se pogosto porablja za izkori\xc5\xa1\xc4\x8danje sicer odpadne toplotne energije v kombiniranih plinsko-parnih termoelektrarnah._NEWLINE_Delovna teko\xc4\x8dina v Rankinovem ciklu kro\xc5\xbei. Vodna para, ki se pogosto vali iz termoelektrarn, nastaja v hladilnih sistemih in ne v Rankinovem ciklu in predstavlja odpadno toploto, ki izhaja iz sistema in je na shemi in grafu T/S ozna\xc4\x8dena s Q\xe2\x82\x92\xe1\xb5\xa4\xe2\x82\x9c. Hladilni stolpi delujejo kot ogromni toplotni izmenjevalci, ki absorbirajo latentno izparilno toploto delovne teko\xc4\x8dine. Voda je zelo primerna zato, ker je kemi\xc4\x8dno stabilna, ni strupena, dostopna v velikih koli\xc4\x8dinah, poceni in ne nazadnje zaradi njenih termodinamskih lastnosti. S kondenziranjem delovne pare na izhodu iz turbine njen tlak pade, zato so za napajanje kotla potrebne visokozla\xc4\x8dne \xc4\x8drpalke, ki porabijo samo 1-3% mo\xc4\x8di turbine in s tem prispevajo k vi\xc5\xa1jemu izkoristku. Pri\xc4\x8dakovali bi, da imajo plinske turbine zaradi visokih vstopnih temperatur (okoli 1500\xc2\xb0C) mnogo vi\xc5\xa1je izkoristke, vendar so ti primerljivi z izkoristki velikih parnih sistemov.\n_START_SECTION_\nProcesi v Rankinovem ciklu\n_START_PARAGRAPH_\nV Rankinovem ciklu potekajo \xc5\xa1tirje procesi. Na grafu so o\xc5\xa1tevil\xc4\x8deni in ozna\xc4\x8deni z rjavo barvo:_NEWLINE_\xe2\x80\xa2 Proces 1-2: Delovna teko\xc4\x8dina z nizkim tlakom se \xc4\x8drpa v parni kotel z visokim tlakom. Ker je teko\xc4\x8dina v teko\xc4\x8dem agregatnem stanju, se za \xc4\x8drpanje porabi malo energije._NEWLINE_\xe2\x80\xa2 Proces 2-3: Teko\xc4\x8dina se vbrizga v parni kotel, v katerem se pri konstantnem tlaku z dovajanjem toplote segreje in upari do nasi\xc4\x8dene pare. Za to potrebna toplota se lahko izra\xc4\x8duna grafi\xc4\x8dno iz grafa entalpija-entropija (graf H-S ali Mollierov diagram) ali numeri\xc4\x8dno iz parnih tabel._NEWLINE_\xe2\x80\xa2 Proces 3-4: Suha nasi\xc4\x8dena para adiabatno ekspandira v parni turbini in proizvaja delo. Temperatura in tlak pare padeta, pri \xc4\x8demer lahko del pare kondenzira. U\xc4\x8dinek tega procesa se izra\xc4\x8duna iz \xc5\xbee omenjenih grafov in tabel._NEWLINE_\xe2\x80\xa2 Proces 4-1: Mokra para vstopi v kondenzator, v katerem se pri konstantnem tlaku uteko\xc4\x8dini._NEWLINE_V idealnem Rankinovem ciklu morata bitu turbina in \xc4\x8drpalka izentropni, se pravi da ne proizvajata nobene entropije in zato pove\xc4\x8data neto u\xc4\x8dinka procesa. \xc4\x8ce bi bila procesa 1-2 in 3-4 na grafu T/S prikazana z vertikalnima daljicama, bi bil proces zelo podoben Carnotovemu ciklu. Prikazani Rankinov cikel prepre\xc4\x8duje, da bi para po ekspanziji v turbini kon\xc4\x8dala v pregretem podro\xc4\x8dju, kar zmanj\xc5\xa1a energijo, ki jo odvedejo kondenzatorji._NEWLINE_Realni cikel vodne pare se razlikuje od idealnega Rankinovega cikla zaradi nepovratnosti procesov, ki jih povzro\xc4\x8dajo notranje trenje v teko\xc4\x8dini in oddajanje toplote v okolico. Notranje trenje povzro\xc4\x8di padec tlaka v parnem kotlu, kondenzatorju in cevovodih med komponentami sistema. Posledica notranjega trenja je manj\xc5\xa1i tlak pare na izstopu iz parnega kotla, kot bi pri\xc4\x8dakovali. Toplotne izgube zmanj\xc5\xa1ujejo izkoristek procesa, ker mora biti za enak u\xc4\x8dinek temperatura pare vi\xc5\xa1ja.\n_START_SECTION_\nRealni (neidealni) Rankinov cikel\n_START_PARAGRAPH_\nV realnem okolju (izraz Rankinov cikel se uporablja samo za idealen cikel) komprimiranje v \xc4\x8drpalkah in ekspandiranje s turbini niso izentropni procesi. Z drugimi besedami \xe2\x80\x93 procesi niso reverzibilni, zato se entropija v obeh procesih pove\xc4\x8da. To hkrati pomeni, da mora biti mo\xc4\x8d \xc4\x8drpalk ve\xc4\x8dja, koristna mo\xc4\x8d turbine pa je manj\xc5\xa1a._NEWLINE_U\xc4\x8dinkovitost parne turbine je omejena zlasti s tvorbo vodnik kapljic. Ko para kondenzira, nastale vodne kapljice z veliko hitrostjo udarjajo v lamele turbine in povzro\xc4\x8dajo jamice in korozijo, ki zmanj\xc5\xa1ujejo u\xc4\x8dinkovitost turbine in njeno \xc5\xbeivljenjsko dobo. Najla\xc5\xbeji na\xc4\x8din za prepre\xc4\x8denje teh te\xc5\xbeav je pregrevanje pare. Stanje 3 na desnem grafu T/S je fazna meja med paro in vodo, zato bo para po ekspanziji zelo mokra. S pregrevanjem pare se stanje 3 pomakne v desno in navzgor (stanje 3\xe2\x80\x99) zato bo para po ekspanziji bolj suha.'