Redigerer Clausius–Rankine-prosessen (avsnitt)

== Beskrivelse av prosessen for en dampmaskin ==
[[Fil:Rankine_cycle_layout.png|miniatyr|330x330pk|Stillisert fremstilling av de fire viktigste delene som inngår i et maskineri som kan analyseres med Clausius–Rankine-prosessen.<br> ''1. Pumpe 2. Kjele 3. Turbin 4. Kondenser'']]

Clausius–Rankine-prosessen beskriver i detalj prosessen for varmekraftmaskiner drevet med damp. Slike maskiner brukes som oftest ved termisk [[Kraftverk|kraftproduksjon]] for elektrisitetsproduksjon. Tidligere hadde slike maskiner også stor utbredelse som fremdriftsmaskineri for skip eller i [[damplokomotiv]]er.

Effekten som avgis er avhengig av temperaturforskjellen mellom en varmekilde og en annen mottager eller omgivelser med lavere temperatur. Jo høyere forskjellen er jo mer mekanisk effekt kan med høy [[virkningsgrad]] (effektivitet) hentes ut av den tilgjengelige varmeenergien, dette i henhold til [[Carnots teorem (termodynamikk)|Carnots teorem]]. Varmekilden som er brukt i denne typen kraftverke er vanligvis [[kjernekraft]] eller forbrenning av fossile brensler som [[kull]], [[naturgass]] og [[Tungolje|olje]], eller [[Termisk solkraft|konsentrert solenergi]]. Jo høyere temperatur varmekilden har jo bedre.

Virkningsgraden av Clausius–Rankine-prosessen er begrenset av varmen av dampen til arbeidsmediet. Dessuten er det slik at om ikke trykk og temperatur når [[Superkritisk væske|superkritiske]] nivåer i dampkjelen, er temperaturområdet som prosessen kan operere over ganske små: For en dampturbin er temperaturer til dampen inn vanligvis rundt 565&nbsp;°C og damp temperaturen inn til kondensere typisk rundt 30&nbsp;°C.{{Trenger referanse}} Dette gir en teoretisk maksimal Carnot-virkningsgrad for dampturbinen alene på om lag 63,8 %. Til sammenligning er den faktisk samlede termiske virkningsgrad på opp mot 42 % for et moderne kullfyrt kraftverk.

På grunn av den nokså lave temperaturen på dampen inn til en dampturbin (i forhold til en [[gassturbin]]) blir Clausius–Rankine-prosessen (damp) ofte brukt som en grunnprosess for å utnytte varme i et kombikraftverk med gassturbin.

Den kalde motageren som brukes i et varmekraftverk er vanligvis kjøletårn og vann i form av en elv eller innsjø. Virkningsgraden av Clausius–Rankine-prosessen er på den kalde siden begrenset av minimal praktisk temperatur for arbeidsmediet.

Arbeidsmediet i Clausius–Rankine-prosessen strømmer gjennom en lukket sløyfe hvor det sirkulerer rundt uten stans. Vanndampen som kan sees som fra varmekraftverk stammer fra selve kjølesystemer, som ikke er en del av den lukkede sløyfen i Clausius–Rankine-prosessen. Denne spillvarmen er representert ved "Q<sub>ut</sub>" som strømmer ut fra den nedre side av syklusen vist i T–s-diagram nedenfor. Kjøletårnet fungerer som en stor varmeveksler ved å absorbere den latente [[fordampningsvarme]]n samtidig som kjølevann fordamper til atmosfæren.

Mange stoffer kan brukes som arbeidsmedium (eller arbeidsvæske) i Clausius–Rankine-prosessen, men vann er vanligvis den væsken som blir valg på grunn av dets gunstige egenskaper. For eksempel er det ikke giftig og ikke reagerer vann så lett kjemisk, det finnes i overflod og har lave kostnader, samt gode termodynamiske egenskaper. Etter at arbeidsmediumet forlater turbinen blir det kondensert. Kondenseringen skjer i en kondenser som er en varmeveksler der dampen møter store flater som blir holdt konstant nedkjølt av kjølevann. Trykket på turbinens utløpsside blir dermed redusert. Det kondenserte vannet føres tilbake til dampkjelen i væskeform via en pumpe kalt ''fødevannpumpe''. Den energien som kreves for å drive fødevannspumpen utgjør bare 1–3% av den effekten som turbinen avgir. Dette er faktorer som bidrar til høy effektivitet for syklusen. Fordelen med dette er motvirket av den lave temperaturer som dampen inn til turbinen kan tillates å ha. [[Gassturbin]]er som et eksempel, kan arbeide med temperaturer opp mot 1500&nbsp;°C. Imidlertid er den termiske effektiviteten til store dampkraftverk og store moderne gassturbin-stasjoner nokså lik.