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Ciclo Rankine

O ciclo Rankine é um ciclo termodinâmico que descreve a operação de turbinas à vapor, ciclo reversível que converte calor em trabalho, e o ciclo ideal das usinas a vapor, onde através do ciclo de Carnot e obtida a sua eficiência máxima.

O ciclo Rankine é composto por caldeira, turbina, condensador e caldeira. Para aumentar a eficiência do ciclo Rankine, basicamente existem três possibilidades: redução da pressão na saída da turbina, aumento da pressão na caldeira e superaquecer o vapor. A redução de pressão do vapor na saída da turbina provoca condensação do vapor, está água condensada forma gotículas que destroem as palhetas da turbina. Por outro lado, o aumento da pressão na caldeira também aumenta a temperatura, e consequentemente, os esforços termo-mecânicos nos equipamentos aumentam, esta solução está limitada a tecnologia dos materiais existentes.

Processos de um ciclo Rankine
O ciclo Rankine consiste em 4 processos, cada processo altera as propriedades físicas do fluido de trabalho.
Processo 4-1: o fluído é bombeado ( idealmente numa forma isoentropia de uma pressão baixa para um pressão alta utilizando-se uma bomba, o bombeamento requer algum tipo de energia para se realizar.
Processo 1-2: o fluído pressurizado entra numa caldeira, onde é aquecido a pressão constante até se tornar vapor superaquecido, fontes comuns de calor incluem carvão, gás natural e energia nuclear.
Processo 2-3: o vapor superaquecido expande através de uma turbina para gerar trabalho, esta expansão é isoentrópica , com esta expansão, tanto a pressão e a temperatura se reduzem.
Processo 3-4: o vapor então entra num condensador, onde é resfirado até condições de líquido saturado, este líquido então retorna à bomba e o ciclo se repete.