ब्रेटन साइकिल बनाम रैंकिन साइकिल: 7 पूर्ण त्वरित तथ्य

ब्रेटन चक्र बनाम रैंकिन चक्र विषय हमें एक विचार देता है कि वे दोनों कुछ पहलुओं में समान होने चाहिए। दोनों चक्रों का उपयोग तापीय ऊर्जा से यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

इन चक्रों के बीच मुख्य अंतर कार्यशील तरल पदार्थ का उपयोग किया जाता है। रैंकिन चक्र तरल (ज्यादातर पानी) को काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में उपयोग करता है जबकि ब्रेटन चक्र गैस (ज्यादातर हवा) को काम करने वाले तरल पदार्थ के रूप में उपयोग करता है। यह लेख ब्रेटन चक्र बनाम रैंकिन चक्र पर तुलनात्मक विश्लेषण करता है।

ब्रेटन चक्र में प्रयुक्त होने वाले प्रमुख घटक

प्रत्येक चक्र को मशीनरी के एक सेट की आवश्यकता होती है जो वांछित आउटपुट प्राप्त करने में मदद करता है।

ब्रेटन चक्र में शामिल हैं निम्नलिखित कार्यशील भाग-

  • कंप्रेसर- हवा को समकालिक रूप से संपीड़ित करता है।
  • मिश्रण कक्ष- संपीडित वायु में ऊष्मा डाली जाती है जिससे तापमान समदाबीय रूप से बढ़ जाता है।
  • टर्बाइन- टर्बाइन में हवा का विस्तार होता है, जैसे टर्बाइन शाफ्ट घूमता है, हवा का दबाव कम हो जाता है और तापमान कम हो जाता है। यह प्रक्रिया आइसेंट्रोपिक विस्तार है।
ब्रेटन चक्र बनाम रैंकिन चक्र
छवि: ब्रेटन चक्र में प्रयुक्त भाग (छवि एक खुला ब्रेटन चक्र दिखाती है)

 ब्रेटन चक्र का कार्य

ब्रेटन चक्र आमतौर पर वायुमंडलीय वायु को अपने कार्यशील द्रव के रूप में उपयोग करता है। इस चक्र को पूरा करने में न्यूनतम तीन प्रक्रियाएं होती हैं (एक खुले चक्र में तीन प्रक्रियाएं होती हैं और बंद चक्र में न्यूनतम चार प्रक्रियाएं होती हैं)।

बंद आइडियल ब्रेटन चक्र में काम करने वाले तरल पदार्थ की विभिन्न प्रक्रियाएं हैं-

  • इसेंट्रोपिक संपीड़न- परिवेशी हवा कंप्रेसर के अंदर खींची जाती है और संपीड़ित आइसोट्रोपिक रूप से होती है।
  • समदाब रेखीय ऊष्मा जोड़- लगातार दबाव पर संपीड़ित हवा में गर्मी डाली जाती है।
  • आइसेंट्रोपिक विस्तार- एक टर्बाइन में वायु का विस्तार समस्थानिक रूप से होता है।
  • समदाब रेखीय ऊष्मा अस्वीकृति- निरंतर दबाव पर सिस्टम से गर्मी को खारिज कर दिया जाता है।

आइसेंट्रोपिक संपीड़न और विस्तार प्रक्रियाएं एक आदर्श चक्र को दर्शाती हैं। आमतौर पर, टर्बाइन और कंप्रेसर में अपरिवर्तनीयता और घर्षण नुकसान के कारण प्रक्रिया पूरी तरह से आइसेंट्रोपिक नहीं होती है। आइसेंट्रोपिक टरबाइन की दक्षता और कंप्रेसर उपयोगी आउटपुट के परिमाण को दर्शाता है जिसे दी गई स्थितियों से प्राप्त किया जा सकता है।

रैंकिन चक्र में प्रयुक्त भाग

रैंकिन चक्र कार्यशील द्रव की तापीय ऊर्जा से यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करता है। यह सद्भाव में काम करने वाले कई घटकों द्वारा प्राप्त किया जाता है।

रैंकिन चक्र में प्रयुक्त कार्य घटक हैं-

  • पंप- निम्न दाब द्रव है पंप बॉयलर के दबाव को बढ़ाने के लिए।
  • बॉयलर- गर्मी को जोड़ा जाता है बॉयलर के अंदर काम कर रहे तरल. गर्मी जोड़ने की प्रक्रिया समदाब रेखीय है। उच्च दाब द्रव बायलर के अंदर उच्च दाब भाप में परिवर्तित हो जाता है।
  • टर्बाइन- टरबाइन में भाप का विस्तार होता है। उच्च दबाव वाली भाप यांत्रिक ऊर्जा के उत्पादन के लिए जिम्मेदार होती है जो टरबाइन शाफ्ट रोटेशन द्वारा प्राप्त की जाती है।
  • कंडेनसर- कंडेनसर के अंदर कम दबाव वाली भाप संघनित होती है। कंडेनसर कुछ और नहीं बल्कि a . है उष्मा का आदान प्रदान करने वाला जो भाप से ऊष्मा निकालकर उसे द्रव में परिवर्तित करता है।

रैंकिन चक्र का कार्य

रैंकिन चक्र का उपयोग काम कर रहे तरल पदार्थ (इस मामले में पानी) की तापीय ऊर्जा से यांत्रिक ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए किया जाता है जो बदले में बिजली पैदा करने के लिए उपयोग किया जाता है (टरबाइन की शाफ्ट शक्ति का उपयोग बिजली पैदा करने के लिए किया जाता है)।

रैंकिन चक्र भी चार प्रमुख प्रक्रियाओं पर कार्य करता है। वे-

  • आइसेंट्रोपिक संपीड़न (प्रक्रिया 1-2): इस प्रक्रिया में कार्यशील द्रव का दबाव बढ़ जाता है।
  • समदाब रेखीय ऊष्मा जोड़ (प्रक्रिया २-३): उच्च दाब द्रव को बॉयलर के अंदर गर्म किया जाता है जहां यह भाप में परिवर्तित हो जाता है। भाप उच्च दाब पर निकलती है और बिंदु 3 पर टरबाइन में प्रवेश करती है।
  • आइसेंट्रोपिक विस्तार (प्रक्रिया 3-4): उच्च दबाव वाली भाप टरबाइन के प्रोपेलर को घुमाती है जिसके परिणामस्वरूप टरबाइन शाफ्ट घूमना शुरू कर देता है। इस प्रक्रिया के दौरान, उच्च दबाव वाली भाप कम दबाव वाली भाप में परिवर्तित हो जाती है। कम दबाव भाप कंडेनसर में प्रवेश करता है।
  • समदाब रेखीय ऊष्मा अस्वीकृति- कंडेनसर के अंदर भाप वापस तरल अवस्था में परिवर्तित हो जाती है। निरंतर दबाव पर भाप से गर्मी को खारिज कर दिया जाता है जिसके परिणामस्वरूप भाप तरल में परिवर्तित हो जाती है।

ध्यान दें कि कंडेनसर और बॉयलर ऐसे उपकरण हैं जो तापमान और दबाव को बदले बिना काम कर रहे तरल पदार्थ की स्थिति को बदलते हैं।

रैंकिन चक्र और ब्रेटन चक्र दक्षता

दक्षता चक्र की प्रभावशीलता का माप है। इनपुट की एक निश्चित मात्रा में एक चक्र द्वारा दिए गए आउटपुट की मात्रा को एक चक्र की दक्षता कहा जाता है।

चर्चा करने से पहले रैंकिन चक्र और ब्रेटन की क्षमता साइकिल, टर्बाइन और कंप्रेसर दक्षता पर एक नजर डालते हैं-

टर्बाइन आइसेंट्रोपिक दक्षता द्वारा दिया गया है-

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कंप्रेसर आइसेंट्रोपिक दक्षता द्वारा दिया गया है-

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रैंकिन चक्र दक्षता और ब्रेटन चक्र दक्षता की तुलना नीचे दी गई है-

तुलना का विषयरैंकिन चक्रब्रेटन साइकिल
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वास्तविक दक्षताgifgif
टीएस आरेखवास्तविक रैंकिनब्रेटन
तालिका: रैंकिन चक्र दक्षता और ब्रेटन चक्र दक्षता की तुलना
छवि क्रेडिट: रैंकिन चक्र द्वारा होम आईआईटीके

ब्रेटन चक्र और रैंकिन चक्र की दक्षता कैसे बढ़ाएं?

दक्षता आउटपुट से इनपुट का अनुपात है। किसी भी चक्र की दक्षता बढ़ाने के लिए, किसी को निरंतर इनपुट पर आउटपुट बढ़ाने या निरंतर आउटपुट के लिए इनपुट कम करने या इनपुट को कम करते हुए आउटपुट बढ़ाने की आवश्यकता होती है।

दोनों चक्रों में दक्षता में सुधार के लिए समान विधियों का उपयोग किया जा सकता है। ये तरीके हैं-

  • उत्थान- बॉयलर में प्रवेश करने से पहले इनलेट तापमान को बढ़ाने के लिए कंडेनसर से भाप को टरबाइन के माध्यम से पारित किया जाता है।
  • गरम करना एक द्वितीयक टर्बाइन का उपयोग किया जाता है जिसके परिणामस्वरूप अधिक कार्य उत्पादन होता है।
  • इंटरकूलिंग- इंटरकूलर कंप्रेशन के बाद गैस को ठंडा करता है जिससे यह फिर से कंप्रेस करने के लिए उपलब्ध हो जाती है। इस तरह कंप्रेसर का काम कम हो जाता है।
  • संयुक्त पुनर्जनन, इंटरकूलिंग और रीहीट चक्र- यह चक्र पुनर्योजी चक्र, पुन: गर्म करने के चक्र और इंटरकूलिंग के संयोजन का उपयोग करता है।

ब्रेटन चक्र के दो मुख्य प्रकार कौन से हैं?

ब्रेटन चक्र पुनर्जनन, फिर से गरम करना, इंटरकूलिंग या कभी-कभी उन सभी का उपयोग कर सकता है। लेकिन आधारभूत चक्र जिसमें ऐसी विधियों का उपयोग किया जा सकता है, दो प्रकार के होते हैं।

ब्रेटन चक्र के दो मूल रूप हैं-

  • ओपन ब्रेटन चक्र- खुले ब्रेटन चक्र में, निकास गैसें वायुमंडल में फैल जाती हैं। प्रत्येक चक्र गैस या कार्यशील द्रव के नए सेट का उपयोग करता है।
  • बंद ब्रेटन चक्र- क्लोज्ड ब्रेटन चक्र में, निकास गैसों को ठंडा किया जाता है और फिर से उपयोग करने के लिए कंप्रेसर में वापस भेज दिया जाता है। यह एक पूरा चक्र बनाता है।

एक संयुक्त चक्र क्या है?

अधिक आउटपुट प्राप्त करने या विशेष प्रणाली की दक्षता बढ़ाने के लिए एक दो चीजों को जोड़ता है। एक संयुक्त चक्र में, ब्रेटन और रैंकिन चक्र दोनों को इनपुट के दिए गए सेट से अधिक आउटपुट प्राप्त करने के लिए जोड़ा जाता है।

ब्रेटन चक्र अधिक शक्ति उत्पन्न करता है इसलिए इसे टॉपिंग चक्र कहा जाता है। इस चक्र से निकलने वाली गैसें इतनी गर्म होती हैं कि इसे तुलनात्मक रूप से कम बिजली उत्पादन चक्र के लिए स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है जो कि रैंकिन चक्र है। इस मामले में, इसे नीचे चक्र के रूप में भी जाना जाता है।

बॉटमिंग साइकल में वेस्ट हीट रिकवरी बॉयलर द्वारा एग्जॉस्ट गैसों से निकलने वाली गर्मी को रिकवर किया जाता है। रैंकिन चक्र को पूरा करने के लिए भाप/पानी गर्म हो जाता है।

इस तरह एक चक्र से निकलने वाली अपशिष्ट गैसों को दूसरे चक्र के लिए स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।