מחזור רנקין, הסבר מלא

ארבעת הרכיבים

מצב 1 הוא נוזל רווי שיוצא מהמעבה. המשאבה מעלה את הלחץ שלו למצב 2, בעבודה קטנה מאוד כי נוזל כמעט לא דחיס. הדוד מוסיף חום בלחץ קבוע והופך אותו לקיטור מחומם־על במצב 3. הטורבינה מפשטת את הקיטור למצב 4 ומפיקה את העבודה. המעבה פולט חום למי הקירור ומחזיר את הזורם למצב 1.

לשאוב נוזל במקום לדחוס גז זה היתרון הגדול של המחזור: המשאבה לוקחת סביב אחוז מתפוקת הטורבינה או פחות, כשהמדחס של טורבינת גז לוקח בערך חצי.

איך תחנות מעלות את הנצילות

מורידים את לחץ המעבה, וכך את הטמפרטורה שבה החום נפלט. מעלים את לחץ הדוד ואת טמפרטורת החימום־על, וכך את הטמפרטורה הממוצעת שבה החום נכנס. מחממים את הקיטור מחדש בין שלבי הטורבינה, כדי שהיציאה תישאר יבשה מספיק ולא תשחק את הלהבים. מוציאים חלק מהקיטור כדי לחמם מראש את מי ההזנה, וזו התחדשות.

כל אחד מהצעדים מקרב את המחזור לגבול קרנו בין אותן טמפרטורות, וזה ההיגיון שכדאי לזכור, לא הרשימה.

דוגמה עם מספרים

מחזור פשוט עם קיטור ב־3 MPa ו־350 מעלות צלזיוס ומעבה ב־75 kPa. מטבלאות הקיטור, אנתלפיית הכניסה לטורבינה היא כ־3116 kJ/kg והיציאה האיזנטרופית כ־2403 kJ/kg, ולכן הטורבינה נותנת 713 kJ/kg. המשאבה צריכה כ־3 kJ/kg והדוד מוסיף כ־2729 kJ/kg.

הנצילות היא (713 פחות 3) חלקי 2729, בערך 26%. תחנות גדולות אמיתיות, עם חימום חוזר, התחדשות ולחצים גבוהים בהרבה, מגיעות לכ־40%.

טעויות נפוצות

• לקרוא את אנתלפיית היציאה מהטורבינה בלי לבדוק את האיכות. מתחת לכ־90% הלהבים נשחקים.
• לשכוח את עבודת המשאבה, או לחשב אותה כאילו המים הם גז.
• לבלבל בין מספור המצבים בספרי לימוד שונים. קודם רושמים את המצבים על הדיאגרמה.