A principal diferença entre o ciclo Rankine e o ciclo Brayton é que o ciclo Rankine é um ciclo de vapor, enquanto o ciclo Brayton é um ciclo entre as fases líquida e vapor.
Tanto o ciclo Rankine quanto o ciclo Brayton são ciclos termodinâmicos. Um ciclo termodinâmico é uma sequência de diferentes processos termodinâmicos que envolvem a transferência de trabalho e calor para dentro e para fora de um sistema, que tem condições de temperatura e pressão variáveis.
O que é Ciclo Rankine?
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 uma máquina térmica com 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 este 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. Normalmente, a fonte de calor usada aqui pode ser a fissão nuclear ou a queima de combustíveis fósseis. Quanto maior a temperatura, melhor é a fonte. Enquanto isso, as fontes frias incluem torres de resfriamento com um corpo de água alvo. Mais fria a temperatura, melhor é a fonte. As quatro fases do ciclo Rankine são as seguintes:
- Processo 1-2: bombeamento do fluido de trabalho. O fluido está no estado líquido nesta fase. Portanto, a bomba requer baixa energia de entrada. A pressão da bomba aumenta durante o processo.
- 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.
- Processo 3-4: o vapor saturado a seco se expande através de uma turbina. Aqui, a energia é gerada. Em seguida, a temperatura e a pressão diminuem. Alguns vapores também podem sofrer condensação.
- Processo 4-1: Vapor úmido entra em um condensador, que forma um líquido saturado a pressão constante.
O que é o Ciclo Brayton?
Ciclo Brayton é um ciclo termodinâmico que descreve o funcionamento de uma máquina térmica de pressão constante. O ciclo geralmente funciona como um sistema aberto. Mas, para os requisitos de análise termodinâmica, consideramos como uma operação de sistema fechado assumindo que os gases de escape são reaproveitados 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 Brayton
O ciclo contém três componentes. Eles são o compressor, a câmara de mistura e o expansor. Os motores Brayton geralmente são do tipo turbina.
Qual é a diferença entre o Ciclo Rankine e o Ciclo 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 uma máquina térmica de pressão constante. A principal diferença entre o ciclo Rankine e o ciclo Brayton é que o ciclo Rankine é um ciclo de vapor, enquanto o ciclo Brayton é um ciclo entre as fases líquida e vapor. Além disso, outra diferença entre o ciclo Rankine e o ciclo Brayton é que existem quatro componentes no ciclo Rankine enquanto existem apenas três componentes no ciclo Brayton.
O infográfico abaixo tabula a diferença entre o ciclo Rankine e o ciclo Brayton.
Resumo – Ciclo Rankine vs Ciclo Brayton
Ambos o ciclo Rankine e o ciclo Brayton são tipos de ciclos termodinâmicos. A principal diferença entre o ciclo Rankine e o ciclo Brayton é que o ciclo Rankine é um ciclo de vapor, enquanto o ciclo Brayton é um ciclo entre as fases de líquido e vapor.
