دورة رانكين أو دورة رانكين البخارية هي العملية التي تستخدم بشكل واسع النطاق في محطات توليد الطاقة مثل تلك المحطات المعتمدة على الفحم أو المفاعلات النووية. في هذه العملية، يستعمل الوقود لإنتاج الحرارة في غلاية، محولًا الماء إلى بخار الذي بدوره ينتشر خلال توربين منتجًا شغلًا مفيدًا. طوّر هذه العملية في عام 1859 المهندس الاسكتلندي وليام ج.م رانكين.
يمكن وصف هذه العملية بأنها ديناميكية حرارية وفيها تتحول الحرارة إلى طاقة ميكانيكية، والتي عادة ما تتحول إلى كهرباء من خلال مولدات كهربائية. يبين الشكل رقم 1 خطوات دورة رانكين، بينما يبين الشكل رقم 2 الخطوات المصاحبة لمخطط الحجم والضغط وذلك على النحو التالي:
- المضخة: ضغط المائع إلى درجة عالية باستعمال مضخة (يستلزم هذا بذل شغل)(شكل 2، الخطوات 3و4).
- الغلاية: يسخن المائع المضغوط إلى درجة الحرارة النهائية (درجة الغليان)، لذلك تتغير الحالة من سائل إلى غاز (شكل 2، الخطوات من 1 إلى 4).
- التوربينة: انتشاء البخار داخل التوربينة (شكل 2، الخطوات 1 و 2).
- المكثف: تكثيف البخار في المكثف حيث يصل مفقود الحرارة إلى الحرارة الطبيعية (درجة حرارة الجو أو حرارة مسطح مائي كبير مثل بحيرة أو نهر).(شكل 2. الخطوات 2 و 3).
تتقيد كفاءة دورة رانكين بالحرارة العالية لتبخير السائل. يجب تدوير السائل وإعادة استخدامه بانتظام، لذلك يعد الماء أكثر الموائع المناسبة والعملية لهذه الدورة. ليس هذا هو سبب وجود العديد من محطات الطاقة بجانب مسطحات مائية- ولكن السبب هو مفقود الحرارة.
نتيجة تكثف الماء داخل المكثف، يخرج مفقود الحرارة في صورة بخار ماء- والذي يمكن رؤيته متصاعدًا من أعمدة تبريد المصنع. يعتبر مفقود الحرارة أساسيا لأي دورة ديناميكية حرارية. ينخفض الضغط عند مخرج التوربينة نتيجة لخطوة التكثيف. يعني هذا أن المضخة تحتاج شغلًا أقل لضغط الماء، ما ينتج عنه كفاءة كلية أعلى.
اقرأ أيضًا:
تقرير غامض من الجيش الأمريكي عن “محركات الاعوجاج”، إليك ما يعتقده العلماء عن هذا التقرير
فضيحة! شركات صناعة السيارات الالمانية تختبر دخان محركاتها على القرود والبشر
ترجمة: أحمد جمال
تدقيق: جعفر الجزيري
