ランキンサイクル

汽力発電で用いられる熱力学過程は、水の気相(水蒸気)と液相(水)を組み合わせた「ランキンサイクル」になります。

ランキンサイクルは気力発電の熱サイクルを知る上では非常に重要なのですが、前述の説明だけでは非常にわかりづらいと思いますので、以下の図をみてください。

上図左側では横軸に比容積(V)、縦軸に圧力(P)をとっています。上図右側では横軸にエントロピー(S)、縦軸に温度(T)をとっています。

まず、F→Aは、給水ポンプによって給水が圧縮され、ボイラへと入るまでの過程です。ここは断熱圧縮のため、図のような軌道となります。

次にA→BとB→Cはボイラで給水が加熱されている状態です。A→Bは水が加熱によって飽和水へとなる過程です。ここは等圧膨張です。B→Cは飽和水が飽和蒸気へと状態変化します。等温等圧膨張です。

C→Dは過熱器の部分で、飽和蒸気を過熱蒸気にします。

D→Eはタービンで仕事をする過程です。蒸気は仕事をすることでエネルギーを失うので、圧力と温度が下がります。この過程は断熱膨張であり、過熱蒸気が湿り蒸気に変わります。

E→Fは復水器の過程です。復水器に入った蒸気が、等温等圧変化で水へと状態変化します。

以上がランキンサイクルのまとめです。ランキンサイクルという名称と、図中の各点が汽力発電所のどの設備に該当するのか、ということをしっかり覚えておくと良いと思います。