Вам нужна электроэнергия. Чтобы получить её, вам обычно требуется вращающаяся турбина. Но что именно вращается? Воздух? Пар? Ответ кардинально меняет представление о том, как работает машина, сколько она стоит и где располагается.
Большинство людей объединяют «турбины» в одну категорию. Не следует этого делать. Здесь есть два основных игрока: цикл Брейтона и цикл Ренкина. Один работает на газе. Другой — на кипячении воды.
Как цикл Брейтона использует сжатый воздух
Цикл Брейтона — это двигатель, лежащий в основе газовых турбин. Представьте себе реактивные двигатели. Или те массивные установки, которые стоят на крышах электростанций.
Рабочим телом здесь является газ. Обычно воздух.
Процесс начинается со сжатия. Компрессор сжимает воздух, повышая его давление и энергию. Это не бесплатно. Требуется затрата работы. Но этот воздух под высоким давлением готов к следующему этапу.
Затем — нагрев.
Источник внешнего сгорания подает энергию в этот сжатый газ. Температура резко возрастает. Газ насильственно расширяется. Этот расширяющийся газ с высокой энергией устремляется в турбину.
Он ударяет по лопаткам. Лопатки вращаются. Это вращение представляет собой механическую работу.
«Затем тепло от внешнего источника сгорания добавляется в газ, заставляя его расширяться перед прохождением через турбину».
Именно здесь цикл разделяется.
В открытом цикле Брейтона этот отработавший газ просто уходит. Он выходит через выхлопную трубу. Он исчезает. Вы засасываете свежий воздух для следующего цикла. Просто. Достаточно эффективно для быстрого запуска.
В замкнутом цикле Брейтона газ остается в ловушке. Он охлаждается, снова сжимается и возвращается в контур. Нет выхлопа. Только замкнутый цикл рециркуляции газа.
Почему цикл Ренкина кипятит воду
Цикл Ренкина отличается. Он работает с жидкостями. В частности, с водой.
Нельзя эффективно перекачивать пар. Вы перекачиваете жидкость.
Насос подает воду к источнику тепла. В традиционных электростанциях этим источником тепла является котел. Котел кипятит воду. Она превращается в пар.
Пар занимает гораздо больше места, чем жидкая вода. Он расширяется.
Этот расширяющийся пар ударяет по турбине. Как и в цикле Брейтона, пар толкает лопатки. Турбина вращается. Этот ротор приводит в действие генератор. Вступает в действие электромагнитная индукция. Вы получаете электроэнергию.
Но подождите. Цикл еще не завершен.
В системе Ренкина этот пар не просто вылетает в атмосферу. Он проходит через конденсатор. Он охлаждается. Он снова превращается в жидкую воду.
Затем он возвращается к насосу.
Газ против пара: какой цикл подходит для ваших нужд?
Итак, какой из них вы используете?
Это зависит от того, что вы пытаетесь сделать.
Газовые турбины (Брейтон) быстрые. Они запускаются быстро. Они отлично подходят для пиковых нагрузок — когда все включают кондиционеры в 17:00, и вам нужна энергия прямо сейчас. Они хорошо справляются с переменными нагрузками. Но они часто менее эффективны на базовой нагрузке по сравнению с паровыми.
Паровые турбины (Ренкин) стабильны. Они — рабочие лошадки. Атомные станции, угольные станции, а также некоторые солнечные тепловые станции используют цикл Ренкина. Они
