ランキンサイクルには、水が沸騰して過熱蒸気になるボイラーがあります。入力にはより多くの水を送るポンプがあり、出力には圧縮蒸気のエネルギーを拾うタービンがあります。
蒸気圧はタービンとポンプに対してほぼ同じです。ボイラーセクションの圧力。
ポンプをバックアップして強制的に逆回転させる代わりに、蒸気がタービンに動力を供給するのはなぜですか？-まあ、これはシンプルで、ポンプに電力が供給されます。しかし、どうしてタービンはポンプが取るよりも多くの電力を生み出すのでしょうか？結局のところ、ポンプはタービンを推進するのと同じ圧力に打ち勝ち、蒸気として排出されるのと同じ量の水を供給する必要があります。デバイスの重要な要素が不足しています。それは何ですか？
回答:
圧力は力/面積です。ポンプのインペラによって提供される面積が、蒸気がボイラーから押し出されなければならない面積よりも小さく、タービンとポンプの両方がリンクされている場合、同じ圧力になります。タービンよりもポンプにかかる力が小さい。
例：
ポンプがピストンポンプであり、蒸気側にピストンエンジンがあるとします（簡単にするため）。サイクルの特定の部分では、ポンプピストンバルブとエンジンピストンバルブの両方がボイラーに向かって開いています（ポンプはボイラーに水を供給しており、エンジンはボイラーから蒸気を取っています）。
ポンプピストンの「面」の表面積は10cm²ですが、蒸気エンジンピストンの表面積は100cm²です。ボイラーの圧力が200kPascalであるとします。これは、ポンプピストンが200000N /M²*0.001M²= 200Nの力に対して力を加える必要があることを意味します。蒸気エンジンのこの圧力により、200000N /M²*0.1M²= 20kNが生成されます。ポンプとエンジン間の直接リンクでは、蒸気エンジンは、圧力勾配に対してボイラー内に水を供給するためにポンプが必要とするよりもはるかに大きな力を生成することは明らかです。
比較のために、ボイラーに水をポンプで送る代わりに、ポンプが蒸気を取り、ボイラーにポンプで送ると仮定しましょう。ポンプピストンが小さい（ストロークまたはボアが小さい）場合、エンジンを介してボイラーから出る水の量は、ポンプを介してボイラーに戻る量よりも大きくなります。両方が等しい場合、エンジンは電力を生成しません。一方、ポンプがボイラーに排出するよりも多くの蒸気を入れることができた場合は、上記の単位動力源、つまり熱力学の法則に逆らうことになります。すぐにボイラーが熱くなります。
しかし、ボイラーの内部で汲み上げられるのは液体の水であり、液体としての水は蒸気よりもはるかに密度が高い（つまり、同じ体積は気体よりも液体としてより多くの質量を保持することを意味します）。ガスは膨張する可能性があります）、その少量が水としてボイラーに送り込まれると、システムに追加された熱エネルギーによってこの質量が膨張し、圧力が大きく、密度がはるかに低い蒸気になり、同じ質量の水が得られます（蒸気として）エンジンを介してボイラーから排出するには、その水を内部に入れるために使用したものよりもはるかに大きな掃引容量が必要であり、その結果、このガスがポンプのピストンに及ぼす力に差が生じます（流入水柱）対エンジンピストン、システムが移動する方向を決定します。
アイデアを得ましたか？
言い換えれば、水が相を変化させ、固定容量の液体よりも大きな容量を占める能力は、このシステムへの正味の電力増加をもたらします。エネルギーはどこから来て、相変化を引き起こし、それが圧力の増加を引き起こしますか？熱源からです。エネルギーはどこに拒絶されますか？それは復水器から出て、そこで蒸気は液体になり、体積を失い、ボイラーに小さく固定された体積の液体として再び注入されます...
ここでの重要なアイデアは、圧力が面積で割った力に等しいことです。
主な理由は、同じ圧力差で気体よりも液体を圧縮するために必要なエネルギーがはるかに少ないことです。ポンプは水を圧縮するために少しのエネルギーを消費しますが、蒸気がタービンで膨張すると、大量のエネルギーが放出されます。これが、ランキンおよび関連サイクルで位相変化が使用される理由です。
考慮すべきもう1つのことは、あなたが言ったように、ポンプはタービンの出力を過度に一致させる必要がないことです-それは圧力を過度に一致させる必要があるだけです。
エンタルピーと圧力の表を見ると、ガスと液体の圧縮のエネルギーの違いを確認できます。
タービン全体に圧力差があり、圧力が後退するのを防ぎます。
http://www.mpoweruk.com/images/rankine_pv.gif
上記のチャートのポイント2とポイント3の間で、流体はタービンを通過し、タービンを押している間に膨張して圧力を下げます。タービンのシャフトと回転を無視した場合、そのポイントはほぼ同じ効果を持つノズルに置き換えることができます。
あなたの説明から、揚水貯蔵システムを説明しているように思われるか、または加熱/燃焼段階を無視しているようです（私のチャートのポイント4からポイント1まで）。この段階で、ポンプが生成する圧力を超えてシステムの圧力が増加します。