Rankine çevrimi ile Brayton çevrimi arasındaki temel fark, Rankine çevriminin bir buhar çevrimi olması, Brayton çevriminin ise sıvı ve buhar fazları arasındaki çevrim olmasıdır.
Hem Rankine çevrimi hem de Brayton çevrimi termodinamik çevrimlerdir. Bir termodinamik çevrim, değişken sıcaklık ve basınç koşullarına sahip bir sistemin içine ve dışına iş ve ısı transferini içeren farklı termodinamik süreçlerin bir dizisidir.
Rankine Döngüsü Nedir?
Rankine çevrimi, bir buhar türbininin performansını tahmin eden bir modeldir. Model bir buhar döngüsüdür. Faz değişimi olan bir ısı motorunda gerçekleşen termodinamik çevrim için ideal bir modeldir. Rankine çevriminde dört ana bileşen vardır ve bu dört bileşenden herhangi birinden kaynaklanan sürtünme kayıplarını ihmal edebiliriz.
Şekil 01: Rankine Döngüsü
Rankine döngüsünün arkasındaki teori, termik enerji üretim tesislerinde güç üretmek için kullanılır. Bu işlem yoluyla üretilen güç, ısı kaynağı ile soğuk kaynak arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Fark oldukça yüksekse, ısı enerjisinden daha fazla güç elde edebiliriz. Genellikle burada kullanılan ısı kaynağı nükleer fisyon veya yanan fosil yakıtlar olabilir. Sıcaklık ne kadar yüksekse, kaynak o kadar iyidir. Bu arada, soğuk kaynaklar, hedef su kütlesine sahip soğutma kulelerini içerir. Sıcaklık ne kadar düşükse, kaynak o kadar iyidir. Rankine döngüsündeki dört aşama aşağıdaki gibidir:
- İşlem 1-2: çalışma sıvısının pompalanması. Akışkan bu aşamada sıvı haldedir. Bu nedenle, pompa düşük giriş enerjisi gerektirir. İşlem sırasında pompanın basıncı artar.
- Proses 2-3: Yüksek basınçlı sıvı bir kazana girer. Akışkan sabit bir basınçta ısıtılır. Isı kaynağı burada uygulanır. Kuru-doymuş buhar oluşturur.
- İşlem 3-4: kuru-doymuş buhar bir türbin boyunca genişler. Burada güç üretilir. Daha sonra sıcaklık ve basınç düşer. Bazı buharlar da yoğuşmaya uğrayabilir.
- İşlem 4-1: Islak buhar, sabit bir basınçta doymuş sıvı oluşturan bir yoğunlaştırıcıya girer.
Brayton Döngüsü Nedir?
Brayton çevrimi, sabit basınçlı bir ısı motorunun işleyişini tanımlayan bir termodinamik çevrimdir. Döngü genellikle açık bir sistem olarak çalışır. Ancak termodinamik analizin gereklilikleri için egzoz gazlarının işlem sırasında yeniden kullanıldığını varsayarak kapalı sistem işlemi olarak kabul ediyoruz. Süreç, bilim adamı George Brayton'ın adını aldı. Brayton döngüsü için idealleştirilmiş model aşağıdaki gibidir:
Şekil 02: Brayton Döngüsü
Döngü üç bileşen içerir. Bunlar kompresör, karıştırma odası ve genişleticidir. Brayton motorları genellikle türbinli motor tipindedir.
Rankine Döngüsü ile Brayton Döngüsü Arasındaki Fark Nedir?
Rankine çevrimi, bir buhar türbininin performansını tanımlayan bir model iken Brayton çevrimi, sabit basınçlı bir ısı motorunun çalışmalarını tanımlayan bir termodinamik çevrimdir. Rankine çevrimi ile Brayton çevrimi arasındaki temel fark, Rankine çevriminin bir buhar çevrimi olması, Brayton çevriminin ise sıvı ve buhar fazları arasındaki çevrim olmasıdır. Ayrıca, Rankine çevrimi ile Brayton çevrimi arasındaki bir diğer fark, Rankine çevriminde dört bileşen varken Brayton çevriminde sadece üç bileşen olmasıdır.
Aşağıdaki infografik, Rankine döngüsü ile Brayton döngüsü arasındaki farkı tablo halinde göstermektedir.
Özet – Rankine Döngüsü vs Brayton Döngüsü
Hem Rankine çevrimi hem de Brayton çevrimi termodinamik çevrim türleridir. Rankine çevrimi ile Brayton çevrimi arasındaki temel fark, Rankine çevriminin bir buhar çevrimi olması, Brayton çevriminin ise sıvı ve buhar fazları arasındaki çevrim olmasıdır.
