1. Ciclul Clausius-Rankine
• Ciclul Clausius –Rankine motor este un ciclu din care se
obtine energie electrică din energie chimică, prin
intermediul energiei termice
• Deoarece ciclul Carnot nu este realizabil din punct de
vedere practic, se impune găsirea altor cicluri de
comparaţie, care au însă randamente mai scăzute decât
ciclul Carnot (ciclul Carnot = două izoterme + două
adiabate)
• Ciclul de bază C-R= ciclul maşinii de forţă ≈ciclul Carnot

2. Foarte important
• Ciclul Clausius – Rankine este format din
două izobare + două adiabate şi este folosit
ca ciclu de comparaţie pentru instalaţiile de
forţă cu abur sau cu gaze
• Drept combustibil pentru introducerea
căldurii în sistem se poate folosi
combustibilul fosil, dar şi cel nuclear sau
neconvenţional
• Densitate mare de energie care se
transformă, cu un randament acceptabil

3. Schema unei CTE funcţionând după
ciclul Clausius-Rankine motor
Ca-cazan de abur ; T-turbină; Cd-condensator; Pa-pompă de
alimentare ; G-generator electric ; Sî-supraîncălzitor de abur;

4. Ciclul Clausius-Rankine în T-s
T
P
1-2 = destindere teoretică în turbina (T) cu abur
2-3 = condensarea amestecului în condensator (Cd)
3-4 = ridicarea presiuni apei (adiabatic) în pompă (P)
4-5 = încălzire izobară a apei în cazan (C)
5-6 = vaporizarea apei în supraincalzitorul cazanului (C)
punctul 1 = vapori supraincălziţi la presiunea nominala cazan
punctul 2 = amestec (abur + apă), caracterizat de titlul x
3434 iilt −=
2112 iilt −=
2323 iiqqcedat −==
4141 iiqqprimit −==

5. Semnificaţia punctelor
• i2 se citeşte din diagrama i-s sau se calculează cu:
pt. presiunea din condensator
• punctele 3, 5 =apă la saturatie, la presiunea
condensatorului respectiv la presiunea cazanului
• punctul 4 = neglijabil, (se identifica cu 3 ca si s, i) =
apă supraîncălzită la presiunea cazanului (din
tabelul vaporilor supraîncălziţi, deasupra liniei
orizontale)
• punctul 6 = vapori saturati uscati, la pres. din cazan
• punctul 1 = vapori supraîncălziţi, la pres. din cazan
( )''''
x iixiii −+== 2

6. Ciclul Clausius-Rankine în
diagrama i-s
• Date iniţiale: p1=pca, Tsî, pcd
• Se citesc pentru punctul 2:
x, s, i,
• 1-2 = verticală‚ adiabată
reversibilă (destinderea
teoretică în turbină)
• pentru cazul real
destinderea în turbină este
deplasată spre dreapta
teoretic21
real21
erior
ii
ii
−
−
=ηint
x

7. Calculul randamentului teoretic
al ciclului Clausius Rankine
( ) ( )
41
3421
14
ii
iiii
q
ll
q
l pompat
thtermicteoretic
−
−−−
=
=
−
===ηη
elmecithntraleireal al ce ηηηηη ⋅⋅⋅=

8. Puterea electrica a grupului
turbinei
elmecie lmP ηηη ⋅⋅⋅⋅=
•
debitul masic de abur
lucrul mecanic dezvoltat teoretic de turbină
randamentul intern al turbinei
randamentul mecanic la cupla generatorului electric
randamentul electric al generatorului

9. Recapitulare Ciclul Clausius -
Rankine motor
Combustibil
Aer
Gaze de ardere (fum)
Cenusa
G
Abur
Cazan
(Generator de abur)
Eco, Vaporiz, Si, PA
Pompa de alimentare
Apa racire
agent termic
primar
Condensator
Turbina cu abur Generator el
lt
elW1
2
3
4
Apa de alimentare
5
T
s
5
1
x = 1
K
4
a b
q
v
q
fierb
q
si
i3
5i
i4
x
4
2
3
purja
apa de cazan

10. Recapitulare a ciclului Clausius
Rankine in coordonate i-s
si
real
teoretic
real
teor
teor real

11. Temperatura termodinamica medie
Tm la care mediul primeste caldura
• Tm este limitata de
materialul folosit in
constructia
supraincalzitoarelor
• T0 este limitat de
temperatura mediului
ambiant
( ) 3131m iissT −=−
( )
( ) m
0
31m
310
13
23
th
T
T
1
ssT
ssT
1
q
q
1 −=
−
−
−=−=η
31
31
0th
ii
ss
T1
−
−
−=η

12. Modalităţi de ridicare a randamentului
η teoretic al centralei termoelectrice
• presiunea din cazan şi temperature de
supraîncălzire mărite (limite tehnologice) (pp11, t, t11 ↑↑)
• temperatura şi presiunea din condensator reduse
(pp22, t, t22 ↓↓)
• preîncălzirea regenerativă a volumului de apă cu
abur prelevat de la turbină
• supraîncălzirea intermediară
• termoficare: valorificarea energiei termice disipate
de obicei în condensator

13. Preîncălzirea regenerativă
1
2
3
A
4
5
6
T
s
5
6
1
2
K
3
Aa
4
b cd e
s 6
s
1
s
a
s
A
61
q

14. Preîncălzirea regenerativă
( )
( ) ( )nentarecazalimapaaarareturbinintiT
Tatoriescondensiestrubina
iimm
mii
−⋅+
⋅−
−=
&&
&
Σ
η 1
iT mΣm && +
1m&2m&
3m&
4m&
Qprimit
Qcedat=valorificat
Tm&

15. turbina
G
1
2
3
4
5
6
T
s
K
1
2
3
4
5
67
Tm
primit
1 3 5
s s s
cazan
condensator
pompa
Supraîncălzirea intermediară la
aceeaşi temperatură T3 = T5

16. Supraîncălzirea intermediară şi
preîncălzirea regenerativă

17. Termoficare
G
M
aer
combustibil
45 bar
450 °C
6 bar, 210 °C
102 °C
3
4
5 6
7 8 9
102 1
1 - rezervor apa alimentare cu degazor
2 - pompa de alimentare a cazanului
3 - cazan cu suraîncălzitor
5 - turbina cu contrapresiune
6 - generator electric
10 - pompa de condens4 - ventil de abur viu pe bara de abur
7, 8, 9 - utilizatori ai energiei termice q
qq q

18. Termoficarea aduce teoretic
randament de 100 %
1
q
qll
q
ql
q
l
14
23pompat
23
rcondensato
util
etermoficarth
=
+−
=
=
+
==η

19. Ciclul mixt gaz-abur

20. Ciclul mixt abur-gaz, turbină
înaintaşă şi cazan recuperator