Termotehnică

Th1

Ciclul Clausius -Rankine (ciclul centralelor termice)

Ciclul complet al unei inst. de fortã cu abur, în cea mai simplã expresie a sa, se poate realiza în cond. urmãt., în regim permanent de funct.: în cãldarea a (fig.1) se încãlz. apa la presiune const., de la temperatura de alim. pânã la pctul. de fierbere, apoi se vaporizeazã.

Fig.1 Schema intuiti-vã a unei inst. de fortã cu abur.

În timpul vaporizãrii apa îsi mãreste foarte mult vol. (dacã se lucreazã sub pres. criticã), deci are nevoie de un sp. suplimentar ptr. acest scop (sp. de abur al cãldãrii). Vaporizãrii îi urmeazã, de obicei, supraîncãlzirea în supraîncãlzitorul b. Numai inst. f. mici, cum sunt locomoti-vele, mai funct. fãrã supraîncãlzitor. Dupã aceea, aburul intrã în turbina c, în care se destinde adiabatic (teoretic) producând lucru mecanic. Din turbinã aburul este evacuat în condensa-torul d, unde se lichefiazã, cedându-si cãldura de vapori-zare apei de rãcire. Aceastã apã de rãcire, ptr. condensa-tor, formeazã un circuit secundar. Condensul produs în condensator este adus la pres. din cãldare cu ajutorul pompei de alim. e si apoi este introdus în cãldare, dupã ce se adaugã apã proaspã-tã, ptr. acoperirea pierderilor.

Atât vaporizarea apei, cât si utilizarea aburului, reprezintã procese indirect utile producerii de energ. mecanicã. Aceasta se produce de fapt numai în cadrul existentei aburului (saturat sau supra-încãlzit), deci în cadrul fazei gazoase. Trecerea la faza lichidã este însã necesarã, deoarece apa lichidã are unele avantaje de transmi-tere a cãldurii si de comprimare, care nu pot fi neglijate.

Fig.2 Ciclul Clausius -Rankine în diagrama T-s.

Dacã se reprez. în diagrama T-s ciclul complet al unei inst. de fortã cu vapori, se obt. un ciclu motor ca cel din fig.2, valabil atât pentru cazul când aburul se destinde într-o mas. cu pist., cât si ptr. cazul când destind. are loc în turbinã. Acest ciclu s.n. ciclul Clausius-Rankine direct. În acest ciclu, curba 1-2 reprez. încãlz. apei în cãlda-re, 2-3 – fierberea în cãldare, 3-4 – supra-încãlzirea aburului în supraîncãlzitor. Curba 1-2-3-4 este o izobarã, deoarece, în regimul permanent de lucru al inst., presiunea din cãldare nu trb. sã varieze. Curba 4-5 reprez. destind. izentropicã a aburului în masinã (cu piston sau turb.), 5-6 – condensarea aburului evacuat în condensator si 6-1 – pomparea apei (com-primare izentropicã), pentru introd. ei în cãldare. Atât pompa-rea, cât si mai ales destind. aburului în masinã, se produc de fapt neizentropic