Carnot vs Rankine ciklus
A Carnot-ciklus és a Rankine-ciklus a termodinamikában tárgy alt két ciklus. Ezeket a hőmotorok alatt tárgyaljuk. A hőmotorok olyan eszközök vagy mechanizmusok, amelyek a hőt munkává alakítják. A Carnot-ciklus egy elméleti ciklus, amely a motor által elérhető maximális hatásfokot adja. A Rankine-ciklus egy gyakorlati ciklus, amely felhasználható a valós motorok kiszámítására. Létfontosságú, hogy megfelelően megértsük ezt a két ciklust ahhoz, hogy a termodinamikában és minden ezzel kapcsolatos területen kitűnjünk. Ebben a cikkben megvitatjuk, mi a Carnot-ciklus és a Rankine-ciklus, definícióikat, alkalmazásukat, a Carnot-ciklus és a Rankine-ciklus közötti hasonlóságokat, és végül a Carnot-ciklus és a Rankine-ciklus közötti különbséget.
Mi az a Carnot-ciklus?
A Carnot-ciklus egy elméleti ciklus, amely egy hőmotort ír le. A Carnot-ciklus magyarázata előtt néhány kifejezést kell definiálni. A hőforrás egy állandó hőmérsékletű eszköz, amely végtelen hőt biztosít. A hűtőborda egy állandó hőmérsékletű eszköz, amely végtelen mennyiségű hőt nyel el a hőmérséklet megváltoztatása nélkül. A motor az az eszköz vagy folyamat, amely a hőforrásból származó hőt munkává alakítja. A Carnot-ciklus négy lépésből áll.
1. A gáz megfordítható izoterm expanziója – A motor termikusan kapcsolódik a forráshoz. Ebben a lépésben a táguló gáz elnyeli a hőt a forrásból, és hatással van a környezetre. A gáz hőmérséklete állandó marad.
2. A gáz reverzibilis adiabatikus expanziója – A rendszer adiabatikus, vagyis nem lehetséges a hőátadás. A motort kivesszük a forrásból és szigeteljük. Ebben a lépésben a gáz nem vesz fel hőt a forrásból. A dugattyú továbbra is dolgozik a környezeten.
3. Megfordítható izoterm kompresszió – A motort a mosogatóra helyezik és termikusan érintkezik. A gáz összenyomódik, így a környezet munkát végez a rendszeren.
4. Megfordítható adiabatikus kompresszió – A motort kiveszik a mosogatóból és leszigetelik. A környezet továbbra is dolgozik a rendszeren.
A Carnot ciklusban az összes elvégzett munka a környezeten végzett munka (1. és 2. lépés) és a környezet által végzett munka (3. és 4. lépés) közötti különbségből adódik. A Carnot-ciklus a leghatékonyabb hőmotor elméletben. A Carnot-ciklus hatékonysága csak a forrás és a nyelő hőmérsékletétől függ.
Mi az a Rankine-ciklus?
A Rankine ciklus egyben olyan ciklus is, amely a hőt munkává alakítja. A Rankine-ciklus egy gyakorlatilag alkalmazott ciklus gőzturbinából álló rendszerekben. Négy fő folyamat van a Rankine-ciklusban
1. A folyadék nagynyomásúvá alakítása alacsony nyomásról
2. A nagynyomású folyadék gőzzé melegítése
3. A gőz a turbinát forgató turbinán keresztül kitágul, ezáltal energiát termel
4. A gőz visszahűl a kondenzátorban.
Mi a különbség a Carnot ciklus és a Rankine ciklus között?
• A Carnot-ciklus elméleti, míg a Rankine-ciklus gyakorlati.
• A Carnot ciklus ideális körülmények között biztosítja a maximális hatékonyságot, de a Rankine ciklus valós körülmények között biztosítja a működést.
• A Rankine-ciklussal kapott hatásfok mindig alacsonyabb, mint a Carnot-ciklusé.
