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## Cycles de Rankine

Dans le cycle de Carnot, c'est un fluide diphasique qui circule dans la pompe, ce qui pose un certain nombre de problèmes techniques. La puissance consommée pour un débit de fluide donné est élevée, ce qui cause la baisse du rendement effectif de la pompe, et ses parties mécaniques subissent une érosion prématurée.

Le cycle de Rankine (Figure ) peut être considéré comme le cycle de base des turbines à vapeur. Le cycle de Rankine permet de remédier à cela (amélioration du cycle de Carnot) : le condenseur est dimensionné de façon à condenser la totalité du fluide, et c'est un liquide exempt de vapeur qui se présente à l'entrée de la pompe. Le cycle de Rankine ne diffère du cycle de CARNOT que par le fait que la condensation du fluide moteur est complète (jusqu'à l'état de liquide saturé avec un titre de vapeur X3=0, égal à la quantité de vapeur divisé par la quantité totale du mélange) et donc la compression est assurée par une pompe au lieu d'un compresseur, ce qui a pour effet de réduire énormément le travail de compression et d'augmenter énormément le travail disponible (utile).

Figure (a) Cycle de Rankine (b) Installation du cycle de Rankine

En contre partie, il faut ajouter une transformation isobare en plus (5-4) dans la première partie de la chaudière, pour ramener le liquide à la saturation, avant de commencer à produire de la vapeur. Ce cycle comporte alors, une transformation en plus que celui de Carnot.

La quantité de chateur Q1, fournit au fluide moteur totalement à pression constante, se compose alors d'une première quantité Q5-4 (avec augmentation de la température dans l'économiseur) pour porter celui-ci à l'état de liquide saturé (X5 =0) avec augmentation de la température suivit d'une deuxième Q5-1 pour l'évaporer à température constante

(T5 = T1) jusqu'à l'état de saturation (X1=1).

Le rendement thermique du cycle de Rankine (Wnet = WT - WP) est :

(2.13)

On peut négliger le travail de compression alors 3 et 4 sont confondus et H4 = H3.

(a) Cycle de Rankine (b) Installation du cycle de Rankine