Embora o progresso tecnológico seja muito rápido, é comum ver situações em que as plantas atuais utilizam princípios que foram descobertos em séculos passados. Por exemplo, o ciclo Rankine, que foi inventado no século 19, ainda é usado em turbinas a vapor hoje.
Grande inventor
O ciclo Rankine foi descoberto por um físico e engenheiro escocês que viveu e trabalhou no século retrasado. A invenção recebeu o nome deste grande cientista, que também foi um dos fundadores da termodinâmica técnica.
Rankine William John nasceu em 1820 na cidade de Edimburgo, onde estudou por três anos no instituto. No entanto, o cientista não conseguiu concluir esta instituição devido à difícil situação financeira. Mas isso não impediu o talentoso físico de fazer várias descobertas úteis. Assim, em 1849, ele obteve equações em termodinâmica descrevendo a relação entre energia mecânica e calor. Ele também realizou a construção da teoria da máquina a vapor e desenvolveu os princípios básicos que serviram de base para o funcionamento desta unidade. Estas disposições constituem o processoem homenagem ao cientista, o ciclo Rankine.
Destaques
Este ciclo é uma expressão teórica do trabalho de processos termodinâmicos que ocorrem durante a operação de usinas a vapor no modo de repetição. Podemos distinguir as seguintes operações básicas incluídas neste ciclo:
- líquido evapora em alta pressão;
- moléculas de água no estado gasoso se expandem;
- vapor úmido se condensa nas paredes do recipiente;
- A pressão do fluido aumenta (retorna ao valor original).
Pode-se notar que a eficiência térmica para este ciclo é diretamente proporcional à temperatura inicial. Além disso, a eficiência deste processo depende dos valores de pressão e do índice de estado térmico na posição inicial e na saída.
Turbina a vapor
Esta unidade é uma máquina térmica que gera eletricidade. Os principais componentes desta instalação podem ser representados na seguinte lista:
- parte móvel, que consiste em um rotor e pás a ele ligadas;
- elemento estacionário com peças como estator e bicos.
O funcionamento da usina pode ser descrito da seguinte forma. Água em estado gasoso em alta temperatura e pressão é fornecida aos bicos da turbina. Aqui, em velocidade supersônica, a energia potencial do vapor é convertida em energia cinética e as partículas são colocadas em movimentopar. Isso, por sua vez, cria um fluxo gasoso que atua nas pás da turbina. A rotação desses elementos faz com que o rotor se mova, como resultado da geração de eletricidade. Em seguida, o vapor condensa e se instala em um reservatório especial de água gelada, de onde o líquido é novamente forçado a entrar no trocador de calor. Assim, as operações se repetem, ou seja, realiza-se o ciclo Rankine.
Este princípio é usado em instalações em usinas nucleares, também é usado na operação de instalações autônomas de turbinas para produção de eletricidade. Este esquema é de longe o mais eficiente e econômico. As plantas baseadas em Rankine são distribuídas em todo o mundo.
