Calculateur d'efficacité du cycle de Rankine

Le cycle de Rankine est un processus thermodynamique utilisé dans les centrales électriques à vapeur pour convertir l'énergie thermique en travail mécanique, qui peut ensuite être transformé en électricité. C'est une partie cruciale des techniques modernes de production d'énergie, soulignant l'importance de l'efficacité dans les processus de conversion d'énergie.

Contexte historique

Le cycle de Rankine a été développé par l'ingénieur écossais William John Macquorn Rankine au 19e siècle. Il a amélioré l'efficacité des machines à vapeur existantes de l'époque, conduisant à une production d'énergie plus efficace et plus effective.

Formule de calcul

L'efficacité du cycle de Rankine (\(E_{\text{rank}}\)) est calculée à l'aide de la formule :

\[ E_{\text{rank}} = \frac{(h_2 - h_3) - (h_1 - h_4)}{h_2 - h_1} \times 100 \]

où :

• \(h_2\) à \(h_3\) représente la chaleur ajoutée dans la chaudière,
• \(h_1\) à \(h_4\) représente la chaleur rejetée dans le condenseur,
• \(h_2\) à \(h_1\) représente le travail net effectué.

Exemple de calcul

Exemple 1 :

Donné :

• \(h_2\) à \(h_3\) (J) = 30
• \(h_1\) à \(h_4\) (J) = 20
• \(h_2\) à \(h_1\) (J) = 15

L'efficacité du cycle de Rankine est calculée comme suit :

\[ E_{\text{rank}} = \frac{(30 - 20)}{15} \times 100 = 66,66 \% \]

Exemple 2 :

Donné :

• \(h_2\) à \(h_3\) (J) = 40
• \(h_1\) à \(h_4\) (J) = 5
• \(h_2\) à \(h_1\) (J) = 100

L'efficacité du cycle de Rankine est :

\[ E_{\text{rank}} = \frac{(40 - 5)}{100} \times 100 = 35 \% \]

Importance et scénarios d'utilisation

L'efficacité du cycle de Rankine est vitale pour optimiser la performance et la durabilité environnementale des centrales électriques. Elle aide à réduire la consommation de carburant et à minimiser les émissions, rendant la production d'énergie plus économique et plus respectueuse de l'environnement.

Foire aux questions

1. À quoi sert le cycle de Rankine ?

   • Il est principalement utilisé dans les systèmes de production d'énergie, en particulier dans les turbines à vapeur, pour convertir efficacement la chaleur en travail.

2. Comment l'efficacité du cycle de Rankine peut-elle être améliorée ?

   • L'efficacité peut être améliorée en augmentant la température à laquelle la chaleur est ajoutée ou en réduisant la température à laquelle la chaleur résiduelle est éjectée.

3. Pourquoi le cycle de Rankine est-il important dans la production d'énergie ?

   • Il fournit une base pour le processus de production d'énergie thermique, permettant la conversion efficace de l'énergie thermique en travail mécanique et en électricité.

Cette calculatrice aide à comprendre les subtilités de l'efficacité thermique dans la production d'énergie, servant d'outil pédagogique pour les étudiants, les ingénieurs et les professionnels du secteur de l'énergie.