Diferença entre o ciclo de Rankine e o ciclo de Brayton

o diferença chave entre o ciclo de Rankine e o ciclo de Brayton é que o ciclo Rankine é um ciclo de vapor, enquanto o ciclo de Brayton é um ciclo entre as fases líquida e de vapor.

Tanto o ciclo de Rankine quanto o de Brayton são ciclos termodinâmicos. Um ciclo termodinâmico é uma sequência de diferentes processos termodinâmicos que envolvem a transferência de trabalho e calor dentro e fora de um sistema, que tem condições variáveis ​​de temperatura e pressão.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é o Ciclo de Brayton
3. O que é o ciclo Rankine 
4. Comparação lado a lado - Ciclo de Rankine vs Ciclo de Brayton em forma de tabela
5. Resumo

O que é o ciclo Rankine?

O ciclo Rankine é um modelo que prevê o desempenho de uma turbina a vapor. O modelo é um ciclo de vapor. É um modelo ideal para o ciclo termodinâmico que ocorre em um motor térmico com uma mudança de fase. Existem quatro componentes principais no ciclo Rankine e podemos negligenciar as perdas por atrito de qualquer um desses quatro componentes.

Figura 01: Ciclo Rankine

A teoria por trás do ciclo Rankine é usada em usinas termelétricas para gerar energia. A energia gerada por esse processo depende da diferença de temperatura entre a fonte de calor e a fonte de frio. Se a diferença for consideravelmente alta, podemos extrair mais energia da energia térmica. Geralmente, a fonte de calor usada aqui pode ser a fissão nuclear ou a queima de combustíveis fósseis. Quanto mais alta a temperatura, melhor a fonte. Enquanto isso, fontes de frio incluem torres de resfriamento com um corpo de água alvo. Quanto mais baixa a temperatura, melhor a fonte. As quatro fases do ciclo Rankine são as seguintes:

1. Processo 1-2: bombeando o fluido de trabalho. O fluido está no estado líquido nesta fase. Portanto, a bomba requer pouca energia de entrada. A pressão da bomba aumenta durante o processo.
2. Processo 2-3: O fluido de alta pressão entra em uma caldeira. O fluido sofre aquecimento a uma pressão constante. A fonte de calor é aplicada aqui. Forma vapor saturado a seco.
3. Processo 3-4: o vapor saturado a seco se expande através de uma turbina. Aqui, a energia é gerada. Então a temperatura e a pressão diminuem. Algum vapor também pode sofrer condensação.
4. Processo 4-1: O vapor úmido entra em um condensador, que forma um líquido saturado a uma pressão constante.

O que é o Ciclo de Brayton?

O ciclo de Brayton é um ciclo termodinâmico que descreve o funcionamento de um motor de calor com pressão constante. O ciclo geralmente é executado como um sistema aberto. Porém, para os requisitos da análise termodinâmica, consideramos uma operação de sistema fechado, assumindo que os gases de escape são reutilizados durante o processo. O processo recebeu o nome do cientista George Brayton. O modelo idealizado para o ciclo de Brayton é o seguinte:

Figura 02: Ciclo de Brayton

O ciclo contém três componentes. Eles são o compressor, câmara de mistura e expansor. Os motores Brayton geralmente são do tipo turbina.

Qual é a diferença entre o ciclo de Rankine e o ciclo de Brayton?

O ciclo Rankine é um modelo que descreve o desempenho de uma turbina a vapor, enquanto o ciclo Brayton é um ciclo termodinâmico que descreve o funcionamento de um motor térmico de pressão constante. A principal diferença entre o ciclo de Rankine e o ciclo de Brayton é que o ciclo de Rankine é um ciclo de vapor, enquanto o ciclo de Brayton é um ciclo entre as fases líquida e de vapor. Além disso, outra diferença entre o ciclo de Rankine e o ciclo de Brayton é que existem quatro componentes no ciclo de Rankine, enquanto existem apenas três componentes no ciclo de Brayton.

O infográfico abaixo tabula a diferença entre o ciclo de Rankine e o ciclo de Brayton.

Resumo - Rankine Cycle vs Brayton Cycle

Tanto o ciclo de Rankine quanto o de Brayton são tipos de ciclos termodinâmicos. A principal diferença entre o ciclo de Rankine e o ciclo de Brayton é que o ciclo de Rankine é um ciclo de vapor, enquanto o ciclo de Brayton é um ciclo entre as fases líquida e de vapor.

Referência:

1. "Ciclo Rankine". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 17 de janeiro de 2020, disponível aqui.

Cortesia da imagem:

1. Pela Wikipedia (usuário: andrew.ainsworth) usuário [[: Usuário: Andrew.Ainsworth: Usuário: 3 | | 3]]] (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Ciclo de Brayton” (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia