على الرغم من أن التقدم التكنولوجي سريع جدًا ،يمكنك غالبًا رؤية المواقف التي تستخدم فيها التركيبات الحديثة المبادئ التي تم اكتشافها في القرون الماضية. على سبيل المثال ، لا تزال دورة رانكين ، التي تم اختراعها في القرن التاسع عشر ، مستخدمة في التوربينات البخارية حتى يومنا هذا.
مخترع عظيم
تم اكتشاف دورة رانكين بواسطة فيزيائي اسكتلندي ومهندس عاش وعمل القرن قبل الماضي. سُمي الاختراع على اسم هذا العالم العظيم الذي كان أيضًا أحد مؤسسي الديناميكا الحرارية التقنية.
ولد رانكين وليام جون عام 1820 في المدينةادنبره حيث درس لمدة ثلاث سنوات في المعهد. ومع ذلك ، لم ينجح العالم في إنهاء هذه المؤسسة بسبب الوضع المالي الصعب. لكن هذا لم يمنع الفيزيائي الموهوب من القيام بعدد من الاكتشافات المفيدة. وهكذا ، في عام 1849 حصل على معادلات في الديناميكا الحرارية تصف العلاقة بين الطاقة الميكانيكية والحرارة. كما قام ببناء نظرية المحرك البخاري وطور المبادئ الأساسية التي شكلت الأساس لتشغيل هذه الوحدة. تشكل هذه الأحكام العملية التي سميت على اسم العالم - دورة رانكين.
ويبرز
هذه الدورة هي تعبير نظريعمل العمليات الديناميكية الحرارية التي تحدث أثناء تشغيل محطات توليد الطاقة البخارية في وضع التكرار. تتضمن هذه الدورة العمليات الأساسية التالية:
- يتبخر السائل عند ضغط مرتفع ؛
- تتوسع جزيئات الماء في الحالة الغازية ؛
- يتكثف البخار الرطب على جدران الوعاء ؛
- يزيد ضغط السوائل (يعود إلى القيمة الأصلية).
ويمكن ملاحظة أن الكفاءة الحرارية لذلكدورة تتناسب طرديا مع درجة الحرارة الأولية. أيضًا ، ترجع فعالية هذه العملية إلى قيم الضغط ومؤشر الحالة الحرارية في الموضع الأولي وعند الخروج.
توربينات البخار
هذه الوحدة عبارة عن محرك حراري يولد الكهرباء. يمكن تمثيل العقد الرئيسية لهذا التثبيت في القائمة التالية:
- الجزء المتحرك ، والذي يتكون من دوار وشفرات مثبتة عليه ؛
- عنصر ثابت له مكونات مثل الجزء الثابت والفوهات.
يمكن وصف عملية التثبيت على النحو التاليالطريق. يتم توفير الماء في حالة غازية عند درجة حرارة عالية وضغط لفوهات التوربينات. هنا ، بسرعة تفوق سرعة الصوت ، تتحول الطاقة الكامنة للبخار إلى طاقة حركية ، وتتحرك جزيئات البخار. وهذا بدوره يخلق تيارًا غازيًا يعمل على ريش التوربينات. يؤدي دوران هذه العناصر إلى تحريك الدوار ، مما يؤدي إلى توليد الكهرباء. ثم يتكثف البخار ، ويستقر في مستقبل خاص للمياه المبردة ، حيث يتم سحب السائل مرة أخرى إلى المبادل الحراري. وهكذا تتكرر العمليات ، أي أن دورة رانكين تتم.
يستخدم هذا المبدأ في عمليات التثبيتمحطات الطاقة النووية ، كما تستخدم في تشغيل محطات التوربينات المستقلة لتوليد الكهرباء. هذا المخطط هو الأكثر كفاءة واقتصادية إلى حد بعيد. يتم استخدام المنشآت التي تعمل وفقًا لمبادئ رانكين في جميع أنحاء العالم.
