ランキンサイクルとは?
らんきんさいくる
水(蒸気)を作動流体として使い、ボイラー・タービン・復水器・ポンプの4工程を循環させて熱を仕事に変換する蒸気動力サイクルです。
ランキンサイクル(Rankine cycle)とは、19世紀のスコットランドの工学者ウィリアム・ジョン・マコーン・ランキンが体系化した蒸気動力サイクルで、現代の火力発電所・原子力発電所・廃熱回収システムなどに広く用いられている熱機関の理論的基礎です。
4つの工程:
- ボイラー(蒸発器):液体の水に熱を加えて高温高圧の蒸気を生成する(等圧加熱)
- タービン:高圧蒸気がタービン翼に当たって膨張し、仕事を取り出す(断熱膨張)
- 復水器(コンデンサ):タービン出口の蒸気を冷却して液体水に戻す(等圧放熱)
- ポンプ:液体水を昇圧してボイラーに戻す(断熱圧縮)
理想ランキンサイクルと実際:理想サイクルではすべての工程が可逆過程とみなされます。実際のサイクルではタービンとポンプの非効率性・熱損失が加わり、効率は理論値より低くなります。
改良型:効率向上のための主な改良として、再熱ランキンサイクル(タービンで一度膨張した蒸気を再加熱して再度膨張させる)と再生ランキンサイクル(タービン中間段から蒸気を抜き取り給水の予熱に使う)があります。
現代的応用:地熱発電・太陽熱発電・バイオマス発電から、船舶・自動車の廃熱回収(ORC:有機ランキンサイクル)まで幅広い分野で応用されています。
使い方・例文
火力発電所で燃料を燃やしてお湯を沸かし、蒸気でタービンを回して電力を得る一連の流れは、ランキンサイクルそのものです。
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