एडियाबेटिक टर्बाइन: क्या, कैसे, कई प्रकार, उदाहरण

यह लेख रुद्धोष्म टरबाइन के बारे में चर्चा करता है। एडियाबेटिक शब्द का प्रयोग अक्सर ऊष्मप्रवैगिकी के क्षेत्र में किया जाता है। यह एक प्रणाली या सीमा को संदर्भित करता है जो गर्मी हस्तांतरण की अनुमति नहीं देता है।

टर्बाइन एक आवश्यक उपकरण है जिसका उपयोग बिजली संयंत्रों में किया जाता है जो बिजली उत्पादन में सहायता करता है। इसमें घूमने वाले तत्व होते हैं। यह रोटेशन जनरेटर को स्थानांतरित किया जाता है जो बिजली उत्पन्न करता है। हम इस लेख में रुद्धोष्म टर्बाइनों के बारे में अधिक अध्ययन करेंगे।

रुद्धोष्म प्रणाली क्या है?

वह प्रणाली जिससे ऊष्मा का स्थानांतरण प्रतिबंधित होता है, रुद्धोष्म प्रणाली कहलाती है। यानी गर्मी को परिवेश में स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है और गर्मी परिवेश से सिस्टम में प्रवेश नहीं कर सकती है।

शुद्ध गर्मी हस्तांतरण शून्य है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सिस्टम की दीवारें रुद्धोष्म हैं। सिस्टम से गर्मी को स्थानांतरित करने की अनुमति नहीं है। ऊष्मा की संपूर्ण सामग्री प्रणाली के अंदर ही रहती है जो बन जाती है आंतरिक ऊर्जा प्रणाली में।

टर्बाइन क्या है?

एक यांत्रिक उपकरण जिसका उपयोग हाइड्रोलिक ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है, टर्बाइन कहलाती है। हाइड्रोलिक ऊर्जा चलती पानी/भाप के रूप में आती है जो टरबाइन के प्रोपेलर से टकराती है।

द्रव की गति जो कि द्रव की गतिज ऊर्जा है, टरबाइन के प्रोपेलर को स्थानांतरित कर दी जाती है। इस कारण टर्बाइन का शाफ्ट घूमने लगता है। इस प्रकार ऊर्जा का रूपांतरण हाइड्रोलिक से यांत्रिक में होता है। आगे के खंड हमें टर्बाइन के बारे में विस्तार से बताएंगे। 

टर्बाइन का कार्य

उपरोक्त अनुभाग में चर्चा करने के बाद अब हम जानते हैं कि टरबाइन की गतिज ऊर्जा को परिवर्तित करता है द्रव से यांत्रिक ऊर्जा.

बिजली संयंत्रों में, भाप का उपयोग कार्यशील द्रव के रूप में किया जाता है और बांधों में पानी का उपयोग कार्यशील द्रव के रूप में किया जाता है। यहां कार्यशील द्रव उस द्रव को संदर्भित करता है जो शाफ्ट के घूर्णन के लिए जिम्मेदार होता है। प्रोपेलर की सतह पर काम कर रहे तरल पदार्थ से टकराने के बाद शाफ्ट घूमता है। घूर्णन शाफ्ट जनरेटर से जुड़ा है जो बिजली उत्पन्न करता है।

रुद्धोष्म टर्बाइन क्या है?

अब हम रुद्धोष्म प्रणाली और टरबाइन दोनों का अर्थ जानते हैं। आइए देखें कि रुद्धोष्म टर्बाइन क्या है।

रुद्धोष्म टरबाइन एक टरबाइन है जिसकी दीवारें रुद्धोष्म हैं। ये दीवारें इजाज़त नहीं देती गर्मी का हस्तांतरण उन के माध्यम से। इस तरह टर्बाइन से कोई भी गर्मी नहीं बच सकती है। इसलिए, टरबाइन से शुद्ध स्थानांतरण शून्य है। टर्बाइन में कोई ऊष्मा नहीं डाली जाती है और टरबाइन के रूद्धोष्म होने पर टरबाइन से कोई ऊष्मा नहीं निकलती है।

एडियाबेटिक टर्बाइन काम कर रहा है

हम जानते हैं कि रुद्धोष्म टर्बाइन क्या है। हम देख सकते हैं कि सामान्य टर्बाइन और ए के बीच कोई भौतिक अंतर नहीं है रुद्धोष्म टरबाइन, उनके बीच केवल अंतर यह है कि रुद्धोष्म टरबाइन ऊष्मा अंतरण की अनुमति नहीं देता है होने के लिये।

इसी प्रकार रुद्धोष्म टर्बाइन का कार्य भी सामान्य टर्बाइन के समान ही होता है। लगभग सभी मामलों में, टरबाइन की दीवारों को रुद्धोष्म रखा जाता है। अत: रुद्धोष्म टर्बाइन की कार्यप्रणाली सामान्य टर्बाइन की तरह ही होती है जिसकी चर्चा हमने ऊपर के अनुभागों में की है।

रुद्धोष्म गैस टरबाइन

जैसा कि हमने टर्बाइनों में बांधों के बारे में अध्ययन किया है, वे पानी का उपयोग काम कर रहे तरल पदार्थ के रूप में करते हैं जो टर्बाइनों में प्रोपेलर शाफ्ट को घुमाता है।

जब काम करने वाला तरल पदार्थ गैस होता है तो टर्बाइन को गैस टर्बाइन कहा जाता है। गैस टर्बाइन का उपयोग ज्यादातर हवाई जहाज के बिजली संयंत्रों और बिजली पैदा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले ताप विद्युत संयंत्रों में किया जाता है। दोनों टर्बाइनों में उपयोग की जाने वाली सामग्री अलग-अलग होती है क्योंकि उपयोग किए जाने वाले तरल पदार्थ का प्रकार अलग होता है।

रुद्धोष्म भाप टरबाइन

स्थिरोष्म भाप का टर्बाइन एक टर्बाइन है जिसमें भाप का उपयोग कार्यशील द्रव के रूप में किया जाता है। भाप जैसा कि हम सभी जानते हैं कि पानी का गैसीय रूप है।

भाप में उच्च गतिज ऊर्जा होती है जिसे टरबाइन के प्रोपेलर में स्थानांतरित किया जाता है। जब उच्च ऊर्जा वाली भाप प्रोपेलर की सतह से टकराती है तो टरबाइन रोटर हिलना शुरू कर देता है। दबाव बूंद टरबाइन के अंदर होगा, जबकि भाप में प्रवेश करने पर उच्च दबाव होता है। यह दबाव कम हो जाता है और टरबाइन से गुजरने के बाद भाप कम दबाव वाली भाप बन जाती है। 

रुद्धोष्म प्रतिवर्ती टर्बाइन

प्रतिवर्ती शब्द एक टर्बाइन को संदर्भित करता है जिसमें सभी प्रक्रियाएं आदर्श होती हैं। प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं में घर्षण या ऊर्जा रिसाव के नुकसान मौजूद नहीं हैं।

जब हम रुद्धोष्म प्रतिवर्ती टरबाइन के बारे में बात करते हैं, तो इसका मतलब है कि टरबाइन के अंदर होने वाली विस्तार प्रक्रिया लगभग आदर्श है। आमतौर पर एक बहु-चरणीय टरबाइन को प्रतिवर्ती टरबाइन के रूप में माना जाता है। जब दीवारें रुद्धोष्म होती हैं, तो यह टरबाइन रुद्धोष्म प्रतिवर्ती टरबाइन बन जाती है।

रुद्धोष्म टर्बाइन समीकरण

रुद्धोष्म टर्बाइन में प्रयुक्त समीकरण नीचे दिया गया है-

टर्बाइन द्वारा किया गया कार्य किसके द्वारा दिया जाता है-

डब्ल्यूटी = एच 2-एच 1

कहा पे,

h2 बिंदु 2 . पर एन्थैल्पी है

h1 बिंदु 1 . पर एन्थैल्पी है

रुद्धोष्म टरबाइन दक्षता

RSI दक्षता कुछ इनपुट में पंप करने के बाद सिस्टम या डिवाइस से प्राप्त आउटपुट के रूप में परिभाषित किया गया है।

रुद्धोष्म की दक्षता टरबाइन के रूप में दिया जाता है-

दक्षता = आउटपुट / इनपुट = Wt / Qa

कहा पे,

Wt टर्बाइन द्वारा किया जाने वाला कार्य है

क्यू सिस्टम में जोड़ी गई गर्मी की मात्रा है

क्या एक टरबाइन प्रतिवर्ती है?

हम उपरोक्त खंड में पहले ही चर्चा कर चुके हैं कि टरबाइन में विस्तार प्रक्रिया आदर्श होने पर टरबाइन को उत्क्रमणीय माना जाता है।

वास्तव में, किसी भी उपकरण को आदर्श नहीं माना जा सकता है, लेकिन विस्तार प्रक्रिया के चरणों की संख्या में वृद्धि करके एक टरबाइन को लगभग आदर्श बनाया जा सकता है। इस प्रकार के टर्बाइन को मल्टी स्टेज टर्बाइन कहा जाता है। कई टर्बाइनों का उपयोग करने की प्रक्रिया को रीहीटिंग कहा जाता है।

भाप टरबाइन रुद्धोष्म है?

जब ऊष्मा का स्थानांतरण पूरी तरह से प्रतिबंधित हो जाता है, तो भाप टरबाइन को रुद्धोष्म कहा जा सकता है।

कंडेनसर से गुजरने के बाद भाप अपने चरण को तरल में बदल देती है। टर्बाइन में केवल भाप में दबाव गिरता है। उच्च दाब के साथ आने वाली भाप बाहर निकलने पर कम ऊर्जा वाली भाप में परिवर्तित हो जाती है।

छवि क्रेडिट: सीमेंस प्रेसबेल्ड, Dampfturbine असेंबल01, सीसी द्वारा एसए 3.0

टर्बाइन रुद्धोष्म क्यों होते हैं?

टर्बाइन रुद्धोष्म हैं क्योंकि टर्बाइन शाफ्ट को चलाने के लिए पूरी ऊर्जा ली जाती है।

ऊष्मा के रूप में न तो ऊर्जा नष्ट होती है और न ही ऊष्मा के रूप में कोई ऊर्जा टरबाइन में प्रवेश करती है। ऊर्जा हस्तांतरण प्रक्रिया में भाग लेने वाली एकमात्र ऊर्जा टरबाइन रोटर की द्रव और गतिज ऊर्जा की गतिज ऊर्जा है।

रुद्धोष्म टर्बाइन एन्ट्रापी

रुद्धोष्म टर्बाइन की एन्ट्रापी के बारे में चर्चा करने से पहले, हम एन्ट्रापी का अर्थ जानेंगे। एन्ट्रॉपी की व्यापक रूप से स्वीकृत परिभाषा कहती है कि यह प्रणाली में यादृच्छिकता का एक उपाय है।

वास्तविक टर्बाइनों में एन्ट्रापी मान बढ़ जाता है। जबकि प्रतिवर्ती के लिए एडियाबेटिक प्रक्रियाअतः उत्पन्न एन्ट्रापी का मान शून्य है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एन्ट्रापी एक अवस्था फ़ंक्शन है और एक प्रतिवर्ती प्रक्रिया के लिए अंतिम बिंदु समान होते हैं और चूंकि प्रक्रिया रुद्धोष्म है, कोई गर्मी हस्तांतरण नहीं होने के कारण एन्ट्रापी में परिवर्तन शून्य है।