Ciclo de Rankine

O **Ciclo Rankine** é un ciclo termodinámico. Serve de modelo para a obtención de traballo nunha turbina de vapor. Debe o seu nome ó matemático escocés William John Macquorn Rankine.

## Procesos dun ciclo Rankine
[miniatura|300px|dereita|O diagrama [Temperatura|T-S dun ciclo Rankine, exhibindo un proceso real e ideal.]]

Existen catro procesos nun ciclo Rankine, cada un alterando as propiedades do fluído de traballo. Estas propiedades son identificadas polos números no diagrama da dereita.

***Proceso 4-1**: Pprimeiro, o fluído é bombeado (idealmente de forma isoentrópica) dunha presión baixa a unha presión alta utilizándose unha bomba. O bombeo require subministración de enerxía.
***Proceso 1-2**: o fluído presurizado entra nunha caldeira, onde é quentado a presión constante até se tornar vapor sobrequentado. Fontes comúns de calor inclúen carbón, gas natural e enerxía nuclear.
***Proceso 2-3**: o vapor sobrequentado expándese a través dunha turbina para xerar traballo. Idealmente, esta expansión é isoentrópica. Con esta expansión, tanto a presión como a temperatura se reducen.
***Proceso 3-4**: o vapor entra nun condensador, onde é arrefriado até a condición de líquido saturado. Este líquido retorna á bomba e o ciclo repítese.

## Descrición
O ciclo Rankine describe a operación de turbinas a vapor comunmente encontradas en centrais térmicas.

O fluído de traballo nun ciclo Rankine segue un ciclo fechado, e é constantemente reutilizado. O vapor que se desprende en estacións de enerxía vén do sistema de arrefriamento do condensador, e non do fluído de traballo.
350px|miniatura|centro|Ciclo Rankine

## Ecuacións
Cada unha das ecuacións seguintes poden ser obtidas facilmente a partir do balance de masa e enerxía do volume de control. A quinta ecuación define a eficiencia termodinámica do ciclo como sendo a razón entre o traballo obtido do sistema e a calor fornecida ao sistema.

## Variábeis
## Ciclo Rankine real (non ideal)
Nun ciclo Rankine real, a compresión pola bomba e a expansión na turbina non son isoentrópicas. Noutras palabras, estes procesos non son  reversíbeis, e a entropía aumenta durante os procesos (indicados na figura como ΔS). Isto fai que a enerxía requirida pola bomba sexa maior, e que o traballo producido pola turbina sexa menor do producido nun estado de idealidade.

## Variacións do ciclo Rankine
Dúas variacións básicas do ciclo Rankine son utilizados actualmente.

### Ciclo Rankine con requentamento
O ciclo Rankine con requentamento opera utilizando dúas turbinas en serie. A primeira turbina recibe o vapor da caldeira a alta presión, liberándoo de tal maneira que evita a súa condensación. Este vapor é entón requentado, utilizando a calor da propia caldeira, e é utilizado para accionar unha segunda turbina de baixa presión. Entre outras vantaxes, isto impide a condensación do vapor no interior das turbinas durante a súa expansión, o que podería danar seriamente as pas da turbina.
miniatura|350px|centro|Ciclo Rankine con requentamento

### Ciclo Rankine rexenerativo
O ciclo Rankine rexenerativo é nomeado desta forma debido a que o fluído é requentado após saír do condensador, aproveitando parte da calor contida no fluído liberado pola turbina de alta presión. Isto aumenta a temperatura media do fluído en circulación, o que aumenta a eficiencia termodinámica do ciclo.

miniatura|350px|centro|Ciclo Rankine rexenerativo

## Notas