Ciclo De Rankine

QUEM FOI RANKINE?

William John Macquorn Rankine, foi um engenheiro e físico,nascido em 2 de julho de 1820 em Edinburgo, Escócia.

Rankine desenvolveu uma teoria completa para motores a vapor, além de diversos manuais de engenharia, que foram utilizados por muitas décadas. Publicou centenas de artigos e notas sobre ciência e engenharia, a partir de 1842.

William Rankine terá sido o primeiro a a considerar o termo energia como sinônimo de trabalho (1852). Os conceitos de energia potencial e energia cinética são devidos a este cientista (1859). Também o conceito/significado do termo adiabático ficou popularizado em engenharia após a publicação da sua obra "A Manual of Steam Engine and Other Prime Movers".

Rankine teve grande envolvimento na teoria do calor que na época era tema de acalorados debates. Neste contexto procurou explicar as teorias de Carnot formulando hipóteses próprias. O seu trabalho viria a ser prosseguido por Maxwell .

O estabelecimento da primeira lei da termodinâmica enquanto parte essencial da Termodinâmica fica a dever-se em grande parte a Rankine entre outros (como Clausius e Kelvin).

A descoberta e utilização da propriedade entropia serão de atribuir a Rankine que a designou de "função termodinâmica" e lhe atribuiu a letra  em vez de S como Clausius. Foi, no entanto Clausius que clarificou o significado desta nova propriedade descrevendo-a e aplicando-a com grande clareza.

O QUE É O CICLO DE RANKINE?

O ciclo Rankine é um ciclo termodinâmico reversível que converte calor em trabalho e tem a água como fluido de trabalho. Este ciclo genera cerca de 90% de toda a energia elétrica produzida no mundo, incluindo virtualmente toda a energia solar, biomassa, carvão e nuclear nas usinas elétricas. O ciclo termodinâmico Rankine é fundamental subjacente dos motores a vapor.

Figura 1

PRINCIPAIS EQUIPAMENTOS

• Bomba

• Evaporador

• Turbina

• Condensador

PRINCIPIO DO FUNCIONAMENTO

Existem quatro processos num ciclo Rankine, cada um alterando as propriedades do fluido de trabalho. Estas propriedades são identificadas pelos números no diagrama abaixo (figura 2).

• Bombeamento adiabático na bomba - 1 a 2;

• Transformação da água em vapor a pressão constante na caldeira - 2 a 3;

• Expansão adiabática na turbina - 3 a 4;

• Condensação do vapor a pressão constante no condensador - 4 a 1.

Figura 2

Figura 3

EFICIENCIA TEÓRICA

A eficiência teórica ou rendimento térmico do ciclo Rankine será dado por:

Onde:

• wliq