La differenza fondamentale tra il ciclo Rankine e il ciclo Brayton è che il ciclo Rankine è un ciclo a vapore, mentre il ciclo Brayton è un ciclo tra fase liquida e fase vapore.
Sia il ciclo di Rankine che il ciclo di Brayton sono cicli termodinamici. Un ciclo termodinamico è una sequenza di diversi processi termodinamici che comportano il trasferimento di lavoro e calore dentro e fuori un sistema, che ha condizioni di temperatura e pressione variabili.
Cos'è Rankine Cycle?
Il ciclo Rankine è un modello che prevede le prestazioni di una turbina a vapore. Il modello è un ciclo di vapore. È un modello ideale per il ciclo termodinamico che avviene in una macchina termica con cambio di fase. Ci sono quattro componenti principali nel ciclo di Rankine e possiamo trascurare le perdite per attrito da ognuna di queste quattro componenti.
Figura 01: Ciclo Rankine
La teoria alla base del ciclo Rankine viene utilizzata negli impianti di generazione di energia termica per generare energia. La potenza generata attraverso questo processo dipende dalla differenza di temperatura tra la fonte di calore e la fonte di freddo. Se la differenza è considerevolmente elevata, possiamo estrarre più energia dall'energia termica. Di solito, la fonte di calore utilizzata qui può essere la fissione nucleare o la combustione di combustibili fossili. Più alta è la temperatura, migliore è la sorgente. Nel frattempo, le fonti di freddo includono torri di raffreddamento con un corpo idrico target. Più fresca è la temperatura, migliore è la sorgente. Le quattro fasi del ciclo Rankine sono le seguenti:
- Processo 1-2: pompaggio del fluido di lavoro. Il fluido è allo stato liquido in questa fase. Pertanto, la pompa richiede una bassa energia in ingresso. La pressione della pompa aumenta durante il processo.
- Processo 2-3: Il fluido ad alta pressione entra in una caldaia. Il fluido subisce un riscaldamento a pressione costante. Qui viene applicata la fonte di calore. Forma vapore saturo secco.
- Processo 3-4: il vapore saturo secco si espande attraverso una turbina. Qui si genera energia. Quindi la temperatura e la pressione diminuiscono. Alcuni vapori possono anche subire condensazione.
- Processo 4-1: Il vapore umido entra in un condensatore, che forma un liquido saturo a pressione costante.
Cos'è il ciclo Brayton?
Il ciclo Brayton è un ciclo termodinamico che descrive il funzionamento di un motore termico a pressione costante. Il ciclo di solito viene eseguito come un sistema aperto. Ma, per i requisiti dell'analisi termodinamica, la consideriamo un'operazione a sistema chiuso assumendo che i gas di scarico vengano riutilizzati durante il processo. Il processo prende il nome dallo scienziato George Brayton. Il modello idealizzato per il ciclo di Brayton è il seguente:
Figura 02: Ciclo di Brayton
Il ciclo contiene tre componenti. Sono il compressore, la camera di miscelazione e l'espansore. I motori Brayton sono solitamente del tipo a turbina.
Qual è la differenza tra il ciclo Rankine e il ciclo Brayton?
Il ciclo Rankine è un modello che descrive le prestazioni di una turbina a vapore, mentre il ciclo Brayton è un ciclo termodinamico che descrive il funzionamento di un motore termico a pressione costante. Il differenza fondamentale tra il ciclo Rankine e il ciclo Brayton è quello il ciclo Rankine è un ciclo a vapore, mentre il ciclo Brayton è un ciclo tra fasi liquida e vapore. Inoltre, un' altra differenza tra il ciclo Rankine e il ciclo Brayton è che ci sono quattro componenti nel ciclo Rankine mentre ci sono solo tre componenti nel ciclo Brayton.
L'infografica qui sotto mostra la differenza tra il ciclo di Rankine e il ciclo di Brayton.
Riepilogo – Ciclo Rankine vs Ciclo Brayton
Sia il ciclo di Rankine che il ciclo di Brayton sono tipi di cicli termodinamici. Il differenza fondamentale tra il ciclo Rankine e il ciclo Brayton è quello il ciclo Rankine è un ciclo a vapore, mentre il ciclo Brayton è un ciclo tra fase liquida e fase vapore.
