Carnot vs Rankine tsükkel
Carnoti tsükkel ja Rankine'i tsükkel on kaks tsüklit, mida arutatakse termodünaamikas. Neid arutatakse soojusmootorite all. Soojusmootorid on seadmed või mehhanismid, mida kasutatakse soojuse muundamiseks tööks. Carnoti tsükkel on teoreetiline tsükkel, mis annab mootorile maksimaalse efektiivsuse. Rankine'i tsükkel on praktiline tsükkel, mida saab kasutada tegelike mootorite arvutamiseks. Termodünaamikas ja kõigis sellega seotud valdkondades silma paistmiseks on hädavajalik omada õiget mõistmist nendes kahes tsüklis. Selles artiklis arutleme, mis on Carnoti tsükkel ja Rankine'i tsükkel, nende määratlused, nende rakendused, Carnoti tsükli ja Rankine'i tsükli sarnasused ning lõpuks Carnoti tsükli ja Rankine'i tsükli erinevus.
Mis on Carnot Cycle?
Carnoti tsükkel on teoreetiline tsükkel, mis kirjeldab soojusmootorit. Enne Carnoti tsükli selgitamist tuleb määratleda vähe mõisteid. Soojusallikat määratletakse kui püsiva temperatuuriga seadet, mis annab lõpmatu kuumuse. Jahutusradiaator on püsiva temperatuuriga seade, mis võtab temperatuuri muutmata vastu piiramatu koguse soojust. Mootor on seade või protsess, mis muundab soojusallikast saadava soojuse tööle. Carnoti tsükkel koosneb neljast etapist.
1. Gaasi pöörduv isotermiline paisumine - mootor on allikaga termiliselt ühendatud. Selles etapis neelab paisuv gaas allikast tuleneva soojuse ja töötab ümbrusega. Gaasi temperatuur püsib konstantsena.
2. Gaasi pöörduv adiabaatiline paisumine - süsteem on adiabaatiline, st soojusülekanne pole võimalik. Mootor võetakse allikast välja ja isoleeritakse. Selles etapis ei ima gaas allikast mingit soojust. Kolb jätkab ümbritsevat tööd.
3. Pööratav isotermiline kompressioon - mootor asetatakse valamule ja puutub termiliselt kokku. Gaas surutakse kokku nii, et ümbritsev teeb süsteemis tööd.
4. Pööratav adiabaatiline kompressioon - mootor võetakse kraanikaussist välja ja isoleeritakse. Ümbritsevad teevad süsteemi kallal jätkuvalt tööd.
Carnoti tsüklis annab kogu tehtud töö vahe ümbrusega tehtud töö (1. ja 2. samm) ja ümbruse tehtud töö (3. ja 4. samm) vahel. Carnoti tsükkel on teoreetiliselt kõige tõhusam soojusmootor. Carnoti tsükli efektiivsus sõltub ainult allika ja valamu temperatuurist.
Mis on Rankine'i tsükkel?
Rankiini tsükkel on ka tsükkel, mis muudab soojuse tööks. Rankine'i tsükkel on auruturbiinist koosnevate süsteemide jaoks praktiliselt kasutatav tsükkel. Rankine'i tsüklis on neli peamist protsessi
1. Vedeliku töötamine madalast rõhust kõrgsurveks
2. Kõrgsurvevedeliku kuumutamine auruks
3. Aur paisub läbi turbiini pöörates turbiini, tekitades seeläbi elektrit
4. Aur jahutatakse tagasi kondensaatori sisse.
Mis vahe on Carnot Cycle ja Rankine Cycle vahel?
• Carnoti tsükkel on teoreetiline, samas kui Rankine'i tsükkel on praktiline.
• Carnoti tsükkel tagab maksimaalse efektiivsuse ideaalsetes tingimustes, kuid Rankine'i tsükkel tagab töötamise reaalsetes tingimustes.
• Rankine'i tsükli abil saadav efektiivsus on alati madalam kui Carnot'i tsükli efektiivsus.
