El ciclo Rankine es un ciclo termodinámico que describe el funcionamiento de una turbina de vapor. El ciclo lleva el nombre de William Rankine, que lo desarrolló en 1859.
El ciclo Rankine es un ciclo termodinámico idealizado de una máquina de calor que convierte el calor en trabajo mecánico mientras sufre un cambio de fase. El calor se suministra externamente a un circuito cerrado, que suele utilizar agua como fluido de trabajo. El vapor de escape de la turbina se condensa y se devuelve a la caldera.
El ciclo Rankine ideal es un modelo teórico que supone que el fluido de trabajo experimenta una expansión isentrópica y un proceso reversible de adición de calor a presión constante. En la práctica, el ciclo no es tan ideal debido a irreversibilidades como la fricción y la pérdida de calor en el entorno.
El ciclo Rankine se utiliza para analizar el rendimiento de las turbinas de vapor, las máquinas de vapor y otros motores térmicos. También se utiliza en el diseño de centrales nucleares y centrales geotérmicas.
¿Qué es el recalentamiento en el ciclo Rankine? El proceso de recalentamiento en el ciclo Rankine consiste en añadir calor al fluido de trabajo, normalmente a presión constante, después de que haya completado su expansión en la turbina y antes de que entre en el condensador. Esta adición de calor aumenta la temperatura y la presión del fluido, lo que aumenta la eficiencia del ciclo.
¿Por qué es más eficiente el ciclo Rankine? El ciclo Rankine es una forma más eficiente de convertir el calor en trabajo porque utiliza una mayor diferencia de temperatura entre la fuente de calor y el sumidero. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, más trabajo se puede realizar para una cantidad determinada de calor. El ciclo Rankine también utiliza una fuente de calor de menor temperatura que el ciclo Carnot, lo que lo hace más eficiente.
¿Qué significa recalentamiento en el ciclo Rankine?
El recalentamiento es el proceso de calentamiento del fluido de trabajo, normalmente agua o vapor, en el ciclo Rankine después de que haya sufrido la expansión en la turbina. El recalentamiento aumenta la temperatura y la presión del fluido, antes de que entre en el condensador donde se condensa y se enfría. El recalentamiento se utiliza normalmente en los ciclos Rankine con vapor sobrecalentado, ya que puede mejorar la eficiencia global del ciclo.
¿Cuántos tipos de ciclos Rankine existen?
Hay cuatro tipos de ciclos Rankine:
1. El ciclo Rankine ideal
2. El ciclo Rankine real El ciclo Rankine real
3. El ciclo Rankine de recalentamiento
4. El ciclo Rankine regenerativo
El ciclo Rankine ideal es un ciclo teórico que se utiliza para desarrollar las relaciones termodinámicas del ciclo Rankine. El ciclo Rankine real es una aplicación práctica del ciclo Rankine e incluye los efectos de las irreversibilidades. El ciclo Rankine recalentado es una modificación del ciclo Rankine en la que el fluido de trabajo se recalienta hasta la temperatura original del condensador. El ciclo Rankine regenerativo es una modificación del ciclo Rankine en la que el fluido de trabajo se enfría mediante un intercambiador de calor regenerativo.
¿Qué es el ciclo de Carnot con diagrama?
Un ciclo de Carnot es un modelo de motor térmico idealizado que consta de cuatro procesos reversibles, en los que se transfiere calor entre un sistema y su entorno. En el ciclo de Carnot, el sistema experimenta dos procesos isotérmicos (a las temperaturas T1 y T2) y dos procesos adiabáticos.
La siguiente imagen muestra un esquema del ciclo de Carnot.
Imagen del ciclo de Carnot de Wikimedia Commons
En el primer paso del ciclo de Carnot, el sistema se pone en contacto con un depósito de calor a la temperatura T1 y se le permite expandirse adiabáticamente. Esto hace que el sistema realice trabajo y que la temperatura del sistema disminuya.
En el segundo paso, el sistema se pone en contacto con un depósito de calor a la temperatura T2 y se le permite expandirse isotérmicamente. Esto hace que el sistema absorba calor del depósito y que la temperatura del sistema se mantenga constante.
En el tercer paso, el sistema se pone de nuevo en contacto con el depósito de calor a la temperatura T1 y se le permite contraerse adiabáticamente. Esto hace que el sistema realice trabajo y que la temperatura del sistema aumente.
En el cuarto y último paso, el sistema se vuelve a poner en contacto con el depósito de calor a la temperatura T2 y se le permite contraerse isotérmicamente. Esto hace que el sistema libere calor al depósito y que la temperatura del sistema se mantenga constante.
El ciclo de Carnot se considera el ciclo de motor térmico más eficiente posible.