Carnot vs Rankine-sykli
Carnot-sykli ja Rankinen sykli ovat kaksi sykliä, joista keskustellaan termodynamiikassa. Niitä käsitellään lämpömoottoreiden alla. Lämpömoottorit ovat laitteita tai mekanismeja, joita käytetään muuttamaan lämpö työksi. Carnot-sykli on teoreettinen sykli, joka antaa suurimman hyötysuhteen, jonka moottori voi saavuttaa. Rankine-sykli on käytännöllinen sykli, jota voidaan käyttää tosielämän moottoreiden laskemiseen. On elintärkeää saada asianmukainen ymmärrys näistä kahdesta syklistä, jotta voit loistaa termodynamiikassa ja kaikilla siihen liittyvillä aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä Carnot-sykli ja Rankinen-sykli ovat, niiden määritelmiä, sovelluksia, Carnot-syklin ja Rankinen-syklin yhtäläisyyksiä ja lopuksi Carnot-syklin ja Rankinen-syklin eroa.
Mikä on Carnot Cycle?
Carnot-sykli on teoreettinen sykli, joka kuvaa lämpökonetta. Ennen Carnotin syklin selittämistä on määriteltävä muutama termi. Lämmönlähde määritellään vakiolämpötilalaitteeksi, joka tuottaa äärettömästi lämpöä. Jäähdytyselementti on vakiolämpötilalaite, joka imee äärettömän määrän lämpöä lämpötilaa muuttamatta. Moottori on laite tai prosessi, joka muuntaa lämmön lämmönlähteestä työksi. Carnot-sykli koostuu neljästä vaiheesta.
1. Kaasun palautuva isoterminen laajeneminen – Moottori on termisesti yhdistetty lähteeseen. Tässä vaiheessa laajeneva kaasu imee lämpöä lähteestä ja vaikuttaa ympäristöön. Kaasun lämpötila pysyy vakiona.
2. Kaasun palautuva adiabaattinen laajeneminen – Järjestelmä on adiabaattinen eli lämmönsiirto ei ole mahdollista. Moottori on otettu pois lähteestä ja eristetty. Tässä vaiheessa kaasu ei absorboi lämpöä lähteestä. Mäntä jatkaa työskentelyä ympäristössä.
3. Käännettävä isoterminen puristus – Moottori asetetaan tiski altaan päälle ja saatetaan lämpökosketukseen. Kaasu puristetaan niin, että ympäristö tekee työtä järjestelmässä.
4. Käännettävä adiabaattinen puristus – Moottori otetaan pois altaasta ja eristetään. Ympäristö jatkaa työskentelyä järjestelmän parissa.
Carnot-syklissä tehty kokonaistyö saadaan ympäristöön tehdyn työn (vaiheet 1 ja 2) ja ympäristössä tehdyn työn (vaiheet 3 ja 4) erotuksena. Carnot-sykli on teoriassa tehokkain lämpömoottori. Carnot-syklin tehokkuus riippuu vain lähteen ja nielun lämpötiloista.
Mikä on Rankine-sykli?
Rankine-sykli on myös sykli, joka muuttaa lämmön työksi. Rankinen sykli on käytännössä käytetty sykli höyryturbiinista koostuville järjestelmille. Rankinen syklissä on neljä pääprosessia
1. Nesteen muuttaminen korkeaksi paineeksi matalasta paineesta
2. Korkeapaineisen nesteen lämmitys höyryksi
3. Höyry laajenee turbiinin läpi kääntäen turbiinia ja tuottaa näin tehoa
4. Höyry jäähdytetään takaisin lauhduttimen sisään.
Mitä eroa on Carnot Cyclella ja Rankine Cyclella?
• Carnot-sykli on teoreettinen sykli, kun taas Rankinen sykli on käytännöllinen.
• Carnot-sykli varmistaa maksimaalisen tehokkuuden ihanteellisissa olosuhteissa, mutta Rankine-sykli varmistaa toiminnan todellisissa olosuhteissa.
• Rankinen-syklin hyötysuhde on aina pienempi kuin Carnot-syklin.
