Katsaus ajoneuvojen oheisjärjestelmien ... - TransEco

34Rankine­sykli muuntaa lämmön työksi. Lämpöä tuotetaan ulkoisesti suljettuun kiertoon,jossa väliaineena on tavallisesti vesi. Maailman sähkön tuotannosta noin 80 %on tuotettu tämän prosessin avulla.Pääero Rankine ja Carnot prosessien välillä on se, että lämmön lisäys ja poisto Rankinesyklissä tapahtuvat isobaarisesti ja Carnot syklissä isotermisesti. Rankine kuvaahöyryturbiinin työprosessia.Pumpulla paineistetaan työneste, joka tulee lauhduttimelta kaasun sijasta nestemuodossa.Kaikki pumppaamiseen käytettävä energia hukataan kiertosyklin aikana samoinkuin työnesteen höyrystämiseen boilerissa käytetty energia. Tämä häviäminenjohtuu siitä, että turbiinissa ei tapahdu lauhtumista vaan kaikki höyrystämisenergiapoistuu lauhduttimessa. Pumppaamiseen tarvittava energia on kuitenkin vain murtoosa kaasumaisen työnesteen paineistamiseen tarvittavasta energiasta.Rankine prosessin hyötysuhdetta rajoittaa tavallisesti työneste. Nesteen toimintalämpötila­alueon varsin pieni. Tämän johdosta teoreettinen hyötysuhde on noin 63 %.Turbiinin matalasta sisääntulolämpötilasta johtuen Rankine prosessia käytetäänkinyleisesti hukkalämmön talteenottoon voimalaitossovelluksissa.Rankine prosessin yksi perus eduista on paineistusvaiheessa tarvittavan työn vähäisyysmuihin prosesseihin verrattuna. Käytännössä tämä osuus on alle 3 % turbiinintuottamasta tehosta. Osa näin saavutetusta edusta menetetään alhaisen toimintalämpötilanvuoksi.Orgaaninen Rankinen sykli (Organic Rankine Cycle ORC) käyttää väliaineena orgaanisianesteitä kuten n­pentaania tai tolueenia veden ja höyryn asemesta. Tämämahdollistaa matalampilämpöisten lämmönlähteiden käyttämisen. Näissä järjestelmissähyötysuhde on merkittävästi alempi, mutta toisaalta matalamman lämmön talteenottoon kustannusten kannalta edullisempaa. Muitakin väliaineita, joiden kiehumapisteon vettä korkeammalla, voidaan käyttää ja näin voidaan saavuttaa termodynaamisiaetuja. On hyvä huomata, että Rankine­sykli sinällään ei rajoita väliainetta.Orgaaninen Rankine­sykli onkin lähinnä kaupallinen ilmaisu.Kalina­sykli on yksi Rankine­syklin kehitelmä, jossa työnesteenä käytetään ammoniakinja veden seosta. Seossuhde prosessin eri vaiheissa vaihtelee. Näin pyritään parantamaanhyötysuhdetta.Brayton­sykli puolestaan kuvaa kaasuturbiinin työprosessia. Braytonvoimalaitteeseeneli kaasuturbiiniin kuulu kolme komponenttia: kaasukompressori,palokammio ja paisuntaturbiini.