Carnot vs Rankine -sykli
Carnot-sykli ja Rankine-sykli ovat kaksi sykliä, joista keskustellaan termodynamiikassa. Näistä keskustellaan lämpömoottoreissa. Lämpömoottorit ovat laitteita tai mekanismeja, joita käytetään lämmön muuntamiseen työksi. Carnot-sykli on teoreettinen sykli, joka antaa moottorille maksimaalisen hyötysuhteen. Rankine-sykli on käytännöllinen sykli, jota voidaan käyttää tosielämän moottoreiden laskemiseen. On elintärkeää ymmärtää oikein näissä kahdessa jaksossa, jotta voisimme menestyä termodynamiikassa ja missä tahansa siihen liittyvässä kentässä. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä Carnot-sykli ja Rankine-sykli ovat, niiden määritelmät, niiden sovellukset, Carnot-syklin ja Rankine-syklin yhtäläisyydet ja lopuksi ero Carnot-syklin ja Rankine-syklin välillä.
Mikä on Carnot Cycle?
Carnot-sykli on teoreettinen sykli, joka kuvaa lämpömoottoria. Muutama termi on määriteltävä ennen Carnot-syklin selittämistä. Lämmönlähde määritellään vakiolämpötilalaitteeksi, joka tuottaa ääretöntä lämpöä. Jäähdytyselementti on vakiolämpötila, joka absorboi loputtoman määrän lämpöä muuttamatta lämpötilaa. Moottori on laite tai prosessi, joka muuntaa lämmön lähteestä työhön. Carnot-sykli koostuu neljästä vaiheesta.
1. Kaasun palautuva isoterminen laajeneminen - Moottori on termisesti kytketty lähteeseen. Tässä vaiheessa laajeneva kaasu imee lämmön lähteestä ja tekee työtä ympäristössä. Kaasun lämpötila pysyy vakiona.
2. Kaasun palautuva adiabaattinen laajennus - Järjestelmä on adiabaattinen eli lämmönsiirto ei ole mahdollista. Moottori otetaan lähteestä ja eristetään. Tässä vaiheessa kaasu ei absorboi mitään lämpöä lähteestä. Mäntä jatkaa työtä ympäröivän alueen kanssa.
3. Palautuva isoterminen puristus - Moottori asetetaan pesuallas ja lämpökosketuksessa. Kaasu puristetaan siten, että ympäröivä työskentelee järjestelmässä.
4. Kääntyvä adiabaattinen puristus - Moottori otetaan pois pesualtaasta ja eristetään. Ympäröivä jatkaa järjestelmän työtä.
Carnot-jaksossa kokonaistyö saadaan jakamalla ympäristöön tehdyn työn (vaiheet 1 ja 2) ja ympäristön tekemän työn (vaiheet 3 ja 4) välinen ero. Carnot-sykli on teoreettisesti tehokkain lämpömoottori. Carnot-syklin tehokkuus riippuu vain lähteen ja nielun lämpötilasta.
Mikä on Rankine Cycle?
Rankine-sykli on myös sykli, joka muuntaa lämmön työksi. Rankine-sykli on käytännössä käytetty sykli järjestelmille, jotka koostuvat höyryturbiinista. Rankine-syklissä on neljä pääprosessia
1. Nesteen työstäminen korkeaan paineeseen matalasta paineesta
2. Korkeapaineveden lämmittäminen höyryksi
3. Höyry laajenee turbiinin läpi pyörittäen turbiinia tuottaen siten tehoa
4. Höyry jäähdytetään takaisin lauhduttimen sisälle.
Mitä eroa on Carnot-syklillä ja Rankine-syklillä?
• Carnot-sykli on teoreettinen sykli, kun taas Rankine-sykli on käytännöllinen.
• Carnot-sykli varmistaa maksimaalisen tehokkuuden ihanteellisissa olosuhteissa, mutta Rankine-sykli varmistaa toiminnan todellisissa olosuhteissa.
• Rankine-syklin hyötysuhde on aina pienempi kuin Carnot-syklin.
