涡轮在兰金循环中如何产生比泵更多的功率？

在兰金循环中，有一个锅炉，水被煮沸成过热的蒸汽。输入时，有一个泵可以输送更多的水，输出时，有一个涡轮机可以吸收压缩蒸汽的能量。

蒸汽压力对涡轮机和泵大致相同。锅炉部分的压力。

是什么使蒸汽为涡轮机提供动力，而不是使涡轮增压并迫使泵向后转动？-好吧，这很简单，就是向泵提供动力。但是，涡轮如何产生比泵更多的功率呢？毕竟，泵必须克服推动涡轮机的压力，并输送与蒸汽相同的水量。我缺少该设备的一些重要元素。它是什么？

压力是力/面积，如果泵叶轮提供的面积小于要被蒸汽夹住的面积，则蒸汽必须迫使其离开锅炉，并且涡轮机和泵都连接在一起，那么，相同的压力将导致泵上的力比涡轮上的力小。

范例：

假设泵是活塞泵，并且在蒸汽侧有活塞发动机（为简单起见）。在循环的某个部分中，泵活塞和发动机活塞阀都朝着锅炉打开（泵向锅炉供水，而发动机从锅炉吸收蒸汽）。

可以说，泵活塞的“表面”的表面积为10平方厘米，而蒸汽发动机活塞的表面积为100平方厘米。假设锅炉上的压力为200kPascal。这意味着泵活塞将需要用力抵抗200000N /M²*0.001M²= 200N的力。蒸汽机上的压力产生200000N /M²*0.1M²= 20kN。显然，在泵与发动机之间的直接联系中，蒸汽机产生的力要比泵克服压力梯度向锅炉内部供水所需的力大得多。

为了进行比较，假设不是将水泵送到锅炉中，而是泵将蒸汽吸入泵中。如果泵活塞较小（表示较小的冲程或缸径），则通过发动机从锅炉中出来的水的量要大于通过泵返回到锅炉中的水的量。如果两者相等，则发动机将不会产生任何动力。如果泵能够向锅炉中输送的蒸汽比排出的蒸汽多，那么您将拥有一个高于单位的电源-即，违反热力学定律。不久，锅炉将耗尽热量。

但是，由于锅炉内部被泵入的是液态水，而液态水的密度要比蒸汽高得多（这意味着相同体积的液体比气体具有更多的质量，除了液体具有固定的体积，而气体会膨胀），当将少量的水作为水泵入锅炉时，添加到系统中的热能会将这种物质膨胀为压力大，密度小得多的蒸汽，从而得到相同质量的水（作为蒸汽）通过发动机从锅炉中排出，所需要的清扫容积要比用于将水倒入锅炉的清扫容积大得多，从而导致这种气体施加在泵活塞上的力有所不同（通过进水柱）与发动机活塞之间的距离，决定系统将朝着哪个方向运动。

有这个主意吗？

换句话说，水的相变能力和占据的体积比固定体积的液体大的能力导致该系统获得净功率。能量从何而来引起相变，进而导致压力增加？它来自热源。能量被丢弃在哪里？它从冷凝器出来，在冷凝器中蒸汽变成液体，失去了体积，然后以较小且固定体积的液体再次注入锅炉，依此类推...

这里的关键思想是压力等于力除以面积。

主要原因是在相同的压差下，压缩液体所需的能量比气体少得多。泵需要一点能量来压缩水，但是当蒸汽在涡轮机中膨胀时会释放出大量能量。这就是为什么朗肯及相关循环中使用相变的原因。

要考虑的另一件事是，泵不需要像您所说的那样过度匹配涡轮机的功率 -它只需要过度匹配压力即可。

查看焓-vs-压强表时，可以看到气体和液体压缩之间的能量差异。

涡轮机两端存在压差，可防止压力回升。

http://www.mpoweruk.com/images/rankine_pv.gif 在上面的图表中，在点2和点3之间，流体通过涡轮，涡轮在推动涡轮并降低压力时膨胀。如果您忽略了涡轮的轴和旋转，则该点几乎可以被喷嘴替换，从而对循环产生相同的影响。

从您的描述中，听起来好像您正在描述抽水式存储系统，或者您忽略了加热/燃烧阶段（我图表上的4点到1点）。该阶段使系统的压力增加到超过泵产生的压力。