कार्नोट साइकिल | 17 अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों के साथ इसकी महत्वपूर्ण विशेषताएं।

कार्नाट चक्र

निकोलस लियोनार्ड साडी-कार्नोटा, एक फ्रांसीसी मैकेनिकल इंजीनियर, वैज्ञानिक और भौतिक विज्ञानी, ने "रिफ्लेक्शंस ऑन द मोटिव पावर ऑफ फायर" पुस्तक में कार्नोट इंजन के रूप में जाना जाने वाला एक हीट इंजन पेश किया। यह ऊष्मप्रवैगिकी और एन्ट्रापी के दूसरे नियम की नींव रखता है। कार्नोट के योगदान में एक टिप्पणी है जिसने उन्हें "ऊष्मप्रवैगिकी के पिता" की उपाधि दी।

सामग्री की तालिका

ऊष्मप्रवैगिकी में कार्नोट चक्र | कार्नोट चक्र का कार्य सिद्धांत | आदर्श कार्नोट चक्र | कार्नोट चक्र ऊष्मप्रवैगिकी | कार्नोट चक्र परिभाषा | कार्नोट चक्र कार्य सिद्धांत | वायु मानक कार्नोट चक्र| कार्नोट चक्र प्रतिवर्ती।

कार्नोट चक्र सैद्धांतिक चक्र है जो एक साथ संपीड़न और विस्तार से गुजरने वाले दो थर्मल जलाशयों (Th & Tc) के तहत काम करता है।

इसमें चार उत्क्रमणीय प्रक्रियाएं होती हैं, जिनमें से दो समतापी हैं, अर्थात स्थिर तापमान के बाद दो प्रतिवर्ती रुद्धोष्म प्रक्रियाएं होती हैं।

साडी-कार्नो चक्र में प्रयुक्त कार्य माध्यम वायुमंडलीय वायु है। 

हीट एडिशन और हीट रिजेक्शन एक स्थिर तापमान पर किया जाता है, लेकिन किसी भी चरण में बदलाव पर विचार नहीं किया जाता है।

चक्रव्यूह
चक्रव्यूह

कार्नोट साइकिल का महत्व

का आविष्कार चक्रव्यूह ऊष्मप्रवैगिकी के इतिहास में एक बहुत बड़ा कदम था। सबसे पहले, इसने वास्तविक ताप इंजन के डिजाइन के लिए उपयोग किए जाने वाले ताप इंजन के सैद्धांतिक कामकाज को दिया। फिर, चक्र को उलटने पर, हमें प्रशीतन प्रभाव (नीचे उल्लिखित) मिलता है। 

दो तापीय जलाशयों के बीच कार्नोट चक्र कार्य (T .)h और टीc), और इसकी दक्षता केवल इस तापमान पर निर्भर करती है और द्रव प्रकार पर निर्भर नहीं करती है। यानी कार्नोट की चक्र दक्षता द्रव स्वतंत्र है।

कार्नोट चक्र पीवी आरेख | कार्नोट चक्र टीएस आरेख | कार्नोट चक्र का pv और ts आरेख | कार्नोट चक्र पीवी टीएस | कार्नोट चक्र ग्राफ | कार्नोट चक्र पीवी आरेख समझाया | कार्नोट चक्र टीएस आरेख समझाया गया

कार्नोट साइकिल | 17 अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों के साथ इसकी महत्वपूर्ण विशेषताएं।
पीवी कार्नोट
कार्नोट साइकिल | 17 अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों के साथ इसकी महत्वपूर्ण विशेषताएं।
टीएस कार्नोट

प्रक्रिया 1-2: इज़ोटेर्मल विस्तार

इस प्रक्रिया में, हवा गर्मी प्राप्त करते हुए निरंतर तापमान के साथ फैलती है। 

अर्थात्, तापमान में लगातार वृद्धि होती रहती है। 

विस्तार => दबाव ↑ => परिणाम तापमान

गर्मी जोड़ => तापमान

इसलिए तापमान स्थिर रहता है 

प्रक्रिया 2-3: प्रतिवर्ती एडियाबेटिक विस्तार 

इस प्रक्रिया में, हवा का विस्तार होता है, एन्ट्रापी को स्थिर रखता है और बिना गर्मी के संपर्क के। 

यह एन्ट्रापी में कोई बदलाव नहीं है, और सिस्टम अछूता है

इस प्रक्रिया में हमें वर्क आउटपुट मिलता है

प्रक्रिया 3-4: इज़ोटेर्मल संपीड़न

इस प्रक्रिया में, हवा गर्मी कम करते हुए एक स्थिर तापमान के साथ संपीड़ित होती है।

अर्थात् निरंतर ताप ताप अस्वीकृति होती है।

संपीड़न => दबाव pressure => परिणाम: तापमान

गर्मी जोड़ => तापमान

इसलिए तापमान स्थिर रहता है 

प्रक्रिया 4-1: प्रतिवर्ती रुद्धोष्म संपीडन

इस प्रक्रिया में, हवा को संपीड़ित किया जाता है, जिससे एन्ट्रापी स्थिर रहती है और कोई ऊष्मा अंतःक्रिया नहीं होती है। 

यह एन्ट्रापी में कोई बदलाव नहीं है, और सिस्टम अछूता है

हम इस प्रक्रिया में काम की आपूर्ति करते हैं

कार्नोट चक्र में शामिल हैं | कार्नोट चक्र आरेख | कार्नोट चक्र कदम | कार्नोट चक्र के 4 चरण | कार्नोट साइकिल कार्य| कार्नोट चक्र में समतापीय प्रसार| कार्नोट चक्र प्रयोग

प्रक्रिया 1-2:

विस्तार प्रक्रिया को अंजाम दिया जाता है जहां तापमान थ स्थिर रखा जाता है, और सिस्टम में गर्मी (क्यूएच) जोड़ दी जाती है। तापमान को इस प्रकार स्थिर रखा जाता है: ताप वृद्धि के कारण तापमान में वृद्धि की भरपाई विस्तार के कारण तापमान में कमी से होती है। 

इसलिए प्रक्रिया को अंजाम दिया गया परिणाम निरंतर तापमान के रूप में होता है क्योंकि प्रक्रिया का प्रारंभ और अंत तापमान समान होता है।

इज़ोटेर्माल का विस्तार
इज़ोटेर्माल का विस्तार

प्रक्रिया 2-3:

जैसा कि हम देख सकते हैं, प्रक्रिया प्रतिवर्ती है (आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन = 0) रुद्धोष्म (केवल कार्य हस्तांतरण, कोई गर्मी भागीदारी नहीं), किए गए विस्तार से तापमान में परिवर्तन होता है (Th से Tc तक), एन्ट्रापी को स्थिर रखते हुए . 

विस्तार के इस हिस्से के लिए सिस्टम इंसुलेटेड होने का काम करता है। 

संवेदनशील शीतलन हो रहा है।

प्रतिवर्ती रुद्धोष्म प्रसार
प्रतिवर्ती रुद्धोष्म प्रसार

प्रक्रिया 3-4:

संपीड़न प्रक्रिया की जाती है जहां तापमान टीसी स्थिर रखा जाता है, और सिस्टम से गर्मी हटा दी जाती है। तापमान को इस प्रकार स्थिर रखा जाता है: गर्मी अस्वीकृति के कारण तापमान में कमी की भरपाई संपीड़न के कारण तापमान में वृद्धि से होती है। 

इसलिए प्रक्रिया को अंजाम दिया गया परिणाम निरंतर तापमान के रूप में होता है क्योंकि प्रक्रिया का प्रारंभ और अंत तापमान समान होता है।

1-2 प्रक्रियाओं के समान लेकिन ठीक विपरीत तरीके से।

इज़ोथर्मल संपीड़न
इज़ोथर्मल संपीड़न

प्रक्रिया 4-1:

जैसा कि हम देख सकते हैं, प्रक्रिया प्रतिवर्ती है (आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन = 0) रुद्धोष्म (केवल कार्य हस्तांतरण, कोई गर्मी भागीदारी नहीं), किए गए संपीड़न के परिणामस्वरूप तापमान में परिवर्तन होता है (टीसी से टीएच तक), एन्ट्रापी को स्थिर रखते हुए . 

सिस्टम संपीड़न के इस हिस्से के लिए अछूता होने के रूप में कार्य करता है। 

संवेदनशील ताप हो रहा है।

कार्नोट साइकिल | 17 अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों के साथ इसकी महत्वपूर्ण विशेषताएं।
प्रतिवर्ती रुद्धोष्म संपीडन

कार्नोट चक्र समीकरण| कार्नोट चक्र व्युत्पत्ति

प्रक्रिया 1-2: इज़ोटेर्मल विस्तार

के रूप में टीh स्थिर रखा जाता है। [आंतरिक ऊर्जा (डु) = 0] (पीवी = के)

Qh = डब्ल्यू,

इसलिए, डब्ल्यू = \int_{V_{1}}^{V_{2}}पीडीवी

पी = \ फ़्रेक {के} {वी}

W = K\int_{V_{1}}^{V_{2}}\frac{dV}{V}

W = P_{1}V_{1}\int_{V_{1}}^{V_{2}}\frac{dV}{V}

W = P_{1}V_{1}\बाएं ( ln\frac{V_{2}}{V_{1}} \दाएं)

W = mRT_{h}\बाएं ( ln\frac{V_{2}}{V_{1}} \दाएं)

प्रक्रिया 2-3: प्रतिवर्ती एडियाबेटिक विस्तार

पीवी^{\गामा } = के

डब्ल्यू = \int_{V_{2}}^{V_{3}}पीडीवी

पीवी^{\गामा } = के

इसलिये W = K\int_{V_{2}}^{V_{3}}\frac{dV}{V^{\gamma}}

डब्ल्यू = पी_{2}वी^{\gamma}_{2}\int_{V_{2}}^{V_{3}}\frac{dV}{V^{\gamma}}

W = P_{2}V^{\gamma}_{2}\int_{V_{2}}^{V_{3}}{V^{-\gamma }{dV}}

W = K\int_{V_{2}}^{V_{3}}{V^{-\gamma }{dV}}

डब्ल्यू = के \बाएं [ \frac{V^{1-\gamma}}{1-\gamma} \right ]_{2}^{3}

PV^{\gamma} = K = P_{2}V_{2}^{\gamma} = P_{_{3}}V_{3}^{\gamma}

W=\बाएं [ \frac{P_{3}V^{\gamma}_{3}V_{3}^{1-\gamma}-P_{2}V^{\gamma}_{2}V_{ 2}^{1-\गामा }}{1-\गामा } \दाएं ]

W=\बाएं [ \frac{P_{3}V_{3}-P_{2}V_{2}}{1-\gamma} \right ]

भी

P_{2}V_{2}^{\gamma} = P_{_{3}}V_{3}^{\gamma} = K

\बाएं [ \frac{T_{2}}{T_{3}} \right ] =\बाएं [ \frac{V_{3}}{V_{2}} \right ]^{\gamma -1}

चूंकि प्रक्रिया रुद्धोष्म है, क्यू = 0
इसलिए W = -du

प्रक्रिया 3-4: इज़ोटेर्मल संपीड़न

प्रक्रिया 1-2 के समान, हम प्राप्त कर सकते हैं

के रूप में टीc स्थिर रखा जाता है। [आंतरिक ऊर्जा (डु) = 0] (पीवी = के)

क्यूसी = डब्ल्यू,

W = P_{3}V_{3}\बाएं ( ln\frac{V_{3}}{V_{4}} \दाएं)

W = mRT_{c}\बाएं ( ln\frac{V_{3}}{V_{4}} \right )

प्रक्रिया 4-1: प्रतिवर्ती रुद्धोष्म संपीडन

प्रक्रिया 2-3 के समान, हम प्राप्त कर सकते हैं

W=\बाएं [ \frac{P_{1}V_{1}-P_{4}V_{4}}{1-\gamma} \right ]

P_{4}V_{4}^{\gamma} = P_{{1}}V{1}^{\gamma} = K

\बाएं [ \frac{T_{1}}{T_{4}} \right ] =\बाएं [ \frac{V_{4}}{V_{1}} \right ]^{\gamma -1}

कार्नोट साइकिल कार्य किया व्युत्पत्ति

ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम के अनुसार

Wजाल = क्यूकुल

Wजाल = क्यूh-Qc

Wजाल = mRT_{h}\बाएं ( ln\frac{V_{2}}{V_{1}} \दाएं) - mRT_{c}\बाएं ( ln\frac{V_{3}}{V_{4}} \दाएं )

कार्नोट चक्र से एन्ट्रापी की व्युत्पत्ति | कार्नोट चक्र में एन्ट्रापी परिवर्तन | एन्ट्रापी कार्नोट चक्र में परिवर्तन | कार्नोट चक्र से एन्ट्रापी की व्युत्पत्ति | कार्नोट चक्र में एन्ट्रापी परिवर्तन

चक्र को उत्क्रमणीय बनाने के लिए एन्ट्रापी में परिवर्तन शून्य होता है (du = 0)।

डीएस = \ फ़्रेक {\ डेल्टा क्यू} {टी} \ + \ एस_ {जेन}

S_{gen} \ =\ 0\ , \ के लिए \ प्रतिवर्ती \ प्रक्रिया

इसका मतलब है कि,

\frac{\delta Q}{T}=\ 0\ , \ \ प्रतिवर्ती \ प्रक्रिया के लिए


ds = \frac{\delta Q}{T} \ = \frac{\delta Q_h}{T_h}+ \frac{\delta Q_c}{T_c} = 0

प्रक्रिया के लिए: 1-2

ds_{1-2} = \frac{mR\ T_{h}\ ln\left ( \frac{P_{1}}{P_{2}} \right )}{T_h}

ds_{1-2} = m R \ ln\बाएं ( \frac{P_{1}}{P_{2}} \right )

प्रक्रिया के लिए: 1-2

ds_{3-4} =- \frac{mR\ T_{c}\ ln\बाएं ( \frac{P_{3}}{P_{4}} \right )}{T_c}


ds_{3-4} = \frac{mR\ T_{c}\ ln\बाएं ( \frac{P_{4}}{P_{3}} \right )}{T_c}

ds_{3-4} = - m R \ ln\बाएं ( \frac{P_{3}}{P_{4}} \right )

ds_{3-4} = m R \ ln\बाएं ( \frac{P_{4}}{P_{3}} \right )

d_s = ds_{1-2}\ +\ ds_{3-4} = 0

कार्नोट चक्र दक्षता| कार्नोट चक्र दक्षता गणना| कार्नोट चक्र दक्षता समीकरण| कार्नोट चक्र दक्षता सूत्र | कार्नोट चक्र दक्षता प्रमाण | कार्नोट चक्र अधिकतम दक्षता | कार्नोट चक्र दक्षता अधिकतम होती है जब | कार्नोट चक्र की अधिकतम दक्षता

T . को देखते हुए कार्नोट चक्र दक्षता की अधिकतम दक्षता होती हैh गर्म जलाशय और टी . के रूप मेंc किसी भी नुकसान को खत्म करने के लिए ठंडे जलाशय के रूप में।

यह ऊष्मा इंजन द्वारा किए गए कार्य की मात्रा और ऊष्मा इंजन द्वारा आवश्यक ऊष्मा की मात्रा का अनुपात है।

\mathbf{\eta = \frac{नेट\ काम\ किया\ द्वारा\हीट\ इंजन }{हीट\अवशोषित\द्वारा\हीट\ इंजन}}


\eta = \frac{Q_{h}- Q_{c}}{Q_{h}}


\eta = 1- \frac{ Q_{c}}{Q_{h}}

\eta = 1- \frac{mRT_{c}\बाएं (ln\frac{V_{3}}{V_{4}} \right)}{ mRT_{h}\बाएं ( ln\frac{V_{2} }{V_{1}} \दाएं)}

जैसा कि उपरोक्त समीकरण से हम जानते हैं,

\बाएं [ \frac{T_{1}}{T_{4}} \right ] =\बाएं [ \frac{V_{4}}{V_{1}} \right ]^{\gamma -1}

&

\बाएं [ \frac{T_{2}}{T_{3}} \right ] =\बाएं [ \frac{V_{3}}{V_{2}} \right ]^{\gamma -1}

लेकिन
\बाएं T_1 = T_2 = T_h
\बाएं T_3 = T_4 = T_c

\frac{V_{2}}{V_{1}} = \frac{V_{3}}{V_{4}}

\eta = 1- \frac{T_{c}}{T_{h}}

यदि हम 100 k (T .) पर ऊष्मा को अस्वीकार करते हैं तो हम 0% की दक्षता प्राप्त कर सकते हैंc = 0)

कार्नोट एक ही थर्मल जलाशय के तहत प्रदर्शन करने वाले सभी इंजनों की अधिकतम दक्षता रखता है क्योंकि कार्नोट चक्र प्रतिवर्ती कार्य करता है, जिससे सभी नुकसानों को समाप्त करने और चक्र को एक घर्षण रहित चक्र बनाने की धारणा बनती है, जो व्यवहार में कभी भी संभव नहीं है।

इसलिए सभी व्यावहारिक चक्रों की दक्षता कार्नोट दक्षता से कम होगी।

उल्टा कार्नोट चक्र | उलटा कार्नोट चक्र | उलटा कार्नोट प्रशीतन चक्र

रिवर्स कार्नोट चक्र:

चूंकि कार्नोट चक्र में की जाने वाली सभी प्रक्रियाएं प्रतिवर्ती होती हैं, इसलिए हम इसे उल्टे तरीके से काम कर सकते हैं, अर्थात, कम तापमान वाले पिंड से गर्मी लेने के लिए और इसे उच्च तापमान वाले पिंड में डंप करने के लिए, इसे एक प्रशीतन चक्र बना सकते हैं।

.

उलटा कार्नोट चक्र
उलटा कार्नोट चक्र
पीवी उलटा कार्नोट चक्र
पीवी उलटा कार्नोट चक्र
टीएस उलट कार्नोट चक्र
टीएस उलट कार्नोट चक्र

प्रक्रिया 1-2: प्रतिवर्ती एडियाबेटिक विस्तार 

इस प्रक्रिया में, हवा का विस्तार होता है, तापमान T . तक कम हो जाता हैc, एन्ट्रापी को स्थिर रखते हुए और बिना ऊष्मा के संपर्क के। 

यह एन्ट्रापी में कोई बदलाव नहीं है, और सिस्टम अछूता है

प्रक्रिया 2-3: इज़ोटेर्मल विस्तार

इस प्रक्रिया में, हवा गर्मी प्राप्त करते हुए निरंतर तापमान के साथ फैलती है। कम तापमान पर हीट सिंक से गर्मी का लाभ होता है। तापमान बनाए रखने के दौरान गर्मी का जोड़ होता है (Tc) स्थिर रखा गया है। 

प्रक्रिया 3-4: प्रतिवर्ती रुद्धोष्म संपीडन

इस प्रक्रिया में, हवा संकुचित होती है, जिससे तापमान T . तक बढ़ जाता हैh, एन्ट्रापी को स्थिर रखते हुए और कोई ऊष्मा अंतःक्रिया नहीं। 

यह एन्ट्रापी में कोई बदलाव नहीं है, और सिस्टम अछूता है

प्रक्रिया 4-1: इज़ोटेर्मल संपीड़न

इस प्रक्रिया में, हवा गर्मी कम करते हुए एक स्थिर तापमान के साथ संपीड़ित होती है। गर्म जलाशय में गर्मी को खारिज कर दिया जाता है। तापमान बनाए रखने के दौरान हीट रिजेक्शन होता है (Th) स्थिर रखा गया है। 

रिवर्स कार्नोट चक्र दक्षता

उलटे कार्नोट चक्र की दक्षता को प्रदर्शन का गुणांक कहा जाता है।

सीओपी को आपूर्ति की गई ऊर्जा के वांछित उत्पादन के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।

सीओपी = \ frac {वांछित \ आउटपुट} {ऊर्जा \ आपूर्ति}

कार्नोट प्रशीतन चक्र| कार्नोट प्रशीतन चक्र दक्षता | प्रदर्शन कार्नोट प्रशीतन चक्र का गुणांक | कार्नोट साइकिल रेफ्रिजरेटर दक्षता

प्रशीतन चक्र उल्टे कार्नोट चक्र पर कार्य करता है। इस चक्र का मुख्य उद्देश्य ऊष्मा स्रोत/गर्म जलाशय के तापमान को कम करना है।

COP = \frac{वांछित\ आउटपुट}{ऊर्जा\ आपूर्ति}=\frac{Q_{c}}{W^{_{net}}}

सीओपी =\frac{Q_c}{Q_h-Q_c}=\frac{Q_c}{Q_h}-1

 आवेदन: एयर कंडीशनिंग, प्रशीतन प्रणाली

कार्नोट चक्र ऊष्मा पम्प

ऊष्मा पम्प उल्टे कार्नोट चक्र पर कार्य करता है। हीट पंप का मुख्य उद्देश्य आपूर्ति के काम की मदद से एक शरीर से दूसरे शरीर में गर्मी को कम तापमान वाले शरीर से उच्च तापमान वाले शरीर तक पहुंचाना है।

COP = \frac{वांछित\ आउटपुट}{ऊर्जा\ आपूर्ति}=\frac{Q_{c}}{W^{_{net}}}

COP = \frac{वांछित\ आउटपुट}{ऊर्जा\ आपूर्ति}=\frac{Q_{h}}{W^{_{net}}}

सीओपी =\frac{Q_h}{Q_h-Q_c}=1-\frac{Q_h}{Q_c}

COP_{HP}=COP_{REF}+1

कार्नोट और रैंकिन चक्र की तुलना | कार्नोट और रैंकिन चक्र के बीच अंतर

 तुलना:

प्राचलचक्रव्यूहरैंकिन चक्र
परिभाषाकार्नोट चक्र एक आदर्श थर्मोडायनामिक चक्र है जो दो थर्मल जलाशयों के तहत काम करता है।रैंकिन चक्र भाप इंजन और टर्बाइन का एक व्यावहारिक चक्र है
टीएस आरेखकार्नोट साइकिल | 17 अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों के साथ इसकी महत्वपूर्ण विशेषताएं।कार्नोट साइकिल | 17 अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों के साथ इसकी महत्वपूर्ण विशेषताएं।
गर्मी जोड़ और अस्वीकृतिगर्मी का जोड़ और अस्वीकृति एक स्थिर तापमान पर होती है। (आइसोथर्मल)        निरंतर दबाव (आइसोबैरिक) पर गर्मी का जोड़ और अस्वीकृति होती है
कार्य माध्यमकार्नोट में कार्य करने वाला माध्यम वायुमंडलीय वायु है। एकल चरण प्रणालीकार्नोट में काम करने का माध्यम पानी/भाप है। दो चरणों को संभालता है
दक्षतासभी चक्रों में कार्नोट दक्षता अधिकतम होती है।रैंकिन दक्षता कार्नोट से कम है।
आवेदनकार्नोट चक्र का उपयोग ऊष्मा इंजन के डिजाइन के लिए किया जाता है।भाप इंजन/टरबाइन के डिजाइन के लिए रैंकिन चक्र का उपयोग किया जाता है।
तुलना कार्नोट बनाम रैंकिन

ओटो चक्र और कार्नोट चक्र के बीच अंतर

प्राचलचक्रव्यूहओटो साइकिल
परिभाषाकार्नोट चक्र एक आदर्श थर्मोडायनामिक चक्र है जो दो थर्मल जलाशयों के तहत काम करता है।ओटो चक्र एक आदर्श थर्मोडायनामिक दहन चक्र है।
टीएस आरेखकार्नोट साइकिल | 17 अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों के साथ इसकी महत्वपूर्ण विशेषताएं।कार्नोट साइकिल | 17 अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों के साथ इसकी महत्वपूर्ण विशेषताएं।
प्रक्रियाओंदो इज़ोटेर्मल और दो इसेंट्रोपिकदो समस्थानिक और दो समद्विबाहु।
गर्मी जोड़ और अस्वीकृतिगर्मी का जोड़ और अस्वीकृति एक स्थिर तापमान पर होती है। (आइसोथर्मल)गर्मी स्थिर मात्रा में उत्पन्न होती है और निकास पर खारिज कर दी जाती है। कोई बाहरी ताप स्रोत की आवश्यकता नहीं है। यह रासायनिक प्रक्रियाओं द्वारा गर्मी पैदा करता है जो उच्च दबाव पर स्पार्क प्लग की मदद से पेट्रोल वायु मिश्रण का दहन होता है।
कार्य माध्यमकार्नोट में कार्य करने वाला माध्यम वायुमंडलीय वायु है।पेट्रोल और हवा के मिश्रण का उपयोग किया जाता है।
दक्षतासभी चक्रों में कार्नोट दक्षता अधिकतम होती है।कार्नोट चक्र की तुलना में ओटो चक्र की दक्षता कम होती है।
आवेदनकार्नोट चक्र का उपयोग ऊष्मा इंजन के डिजाइन के लिए किया जाता है।आंतरिक दहन एसआई इंजन के लिए ओटो साइकिल का उपयोग किया जाता है।
तुलना कार्नोट बनाम ओटो

कार्नोट चक्र अपरिवर्तनीय

जब कार्नोट चक्र रुद्धोष्म पर चलता है न कि प्रतिवर्ती रुद्धोष्म पर, तो यह अपरिवर्तनीय कार्नोट चक्र की श्रेणी में आता है।

प्रक्रिया 2-3 और 4-1 में एन्ट्रापी स्थिर नहीं रहती है, (ds शून्य के बराबर नहीं है)

के रूप में नीचे दिखाया गया है:

अपरिवर्तनीय कार्नोट चक्र
अपरिवर्तनीय कार्नोट चक्र

अपरिवर्तनीय चक्र के तहत कार्य उत्पाद प्रतिवर्ती कार्नोट चक्र से तुलनात्मक रूप से कम है

इसलिए, अपरिवर्तनीय कार्नोट चक्र की दक्षता प्रतिवर्ती कार्नोट चक्र से कम है।

कार्नोट चक्र उत्क्रमणीय क्यों है

कार्नोट के अनुसार, कार्नोट चक्र एक सैद्धांतिक चक्र है जो अधिकतम दक्षता प्रदान करता है। इस अधिकतम दक्षता को प्राप्त करने के लिए, हमें सभी नुकसानों को समाप्त करना चाहिए और सिस्टम को प्रतिवर्ती माना जाना चाहिए।

यदि हम किसी नुकसान पर विचार करते हैं, तो चक्र अपरिवर्तनीय श्रेणी के अंतर्गत आएगा और अधिकतम दक्षता प्रदान नहीं करेगा।

कार्नोट चक्र आयतन अनुपात

\बाएं [ \frac{T_{1}}{T_{4}} \right ] =\बाएं [ \frac{V_{4}}{V_{1}} \right ]^{\gamma -1}
&

\बाएं [ \frac{T_{2}}{T_{3}} \right ] =\बाएं [ \frac{V_{3}}{V_{2}} \right ]^{\gamma -1}

लेकिन
\बाएं T_1 = T_2 = T_h

\बाएं T_3 = T_4 = T_c

\frac{V_{2}}{V_{1}} = \frac{V_{3}}{V_{4}}

इसलिए आयतन अनुपात स्थिर रहता है।

कार्नोट चक्र के लाभ

  • कार्नोट चक्र एक आदर्श चक्र है जो उपलब्ध सभी चक्रों के बीच अधिकतम दक्षता देता है।
  • कार्नोट चक्र अधिकतम आउटपुट प्राप्त करने के लिए वास्तविक इंजन को डिजाइन करने में मदद करता है।
  • यह किसी भी चक्र के निर्माण की संभावना तय करने में मदद करता है। जब तक इंजन कार्नोट से कम दक्षता बनाए रखता है, इंजन संभव है; अन्यथा, ऐसा नहीं है।

कार्नोट चक्र के नुकसान

  • काम करने वाली सामग्री में चरण परिवर्तन के बिना निरंतर तापमान पर गर्मी की आपूर्ति और गर्मी को अस्वीकार करना असंभव है।
  • इज़ोटेर्मल विस्तार को संतुष्ट करने के लिए विस्तार की शुरुआत से मध्य तक बहुत धीमी गति से पिस्टन की यात्रा करने के लिए एक पारस्परिक ताप इंजन का निर्माण करना असंभव है और फिर प्रतिवर्ती एडियाबेटिक प्रक्रिया में मदद करने के लिए बहुत तेज़ है।

पावर प्लांट में कार्नोट चक्र का उपयोग क्यों नहीं किया जाता है

कार्नोट चक्र में समतापीय से रुद्धोष्म संचरण होता है। अब इज़ोटेर्मल को अंजाम देने के लिए, हमें या तो प्रक्रिया को बहुत धीमा करना होगा या चरण परिवर्तन से निपटना होगा। अगला प्रतिवर्ती रुद्धोष्म है, जिसे गर्मी के संपर्क से बचने के लिए जल्दी से किया जाना चाहिए।

इसलिए सिस्टम को बनाना मुश्किल हो जाता है क्योंकि आधा चक्र बहुत धीमा चलता है और दूसरा आधा बहुत तेज चलता है।

कार्नोट चक्र आवेदन | कार्नोट चक्र उदाहरण | दैनिक जीवन में कार्नोट चक्र का अनुप्रयोग

थर्मल डिवाइस जैसे

  • गर्मी पंप: गर्मी की आपूर्ति करने के लिए
  • रेफ्रिजरेटर: गर्मी को हटाकर शीतलन प्रभाव उत्पन्न करने के लिए
  • स्टीम टर्बाइन: बिजली का उत्पादन करने के लिए यानी तापीय ऊर्जा से यांत्रिक ऊर्जा तक।
  • दहन इंजन: यांत्रिक ऊर्जा के लिए बिजली यानी थर्मल ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए।

कार्नोट वाष्प चक्र | कार्नोट वाष्प चक्र

कार्नोट वाष्प चक्र में भाप कार्यशील द्रव है

कार्नोट वाष्प चक्र
कार्नोट वाष्प चक्र
प्रक्रिया 1-2: इज़ोटेर्मल विस्तारबायलर में तापमान को स्थिर रखकर द्रव को गर्म करना।
प्रक्रिया 2-3: प्रतिवर्ती एडियाबेटिक विस्तार टर्बाइन में द्रव का विस्तार समकालिक रूप से होता है अर्थात एन्ट्रापी स्थिरांक।
प्रक्रिया 3-4: इज़ोटेर्मल संपीड़नसंघनित्र में तापमान स्थिर रखकर द्रव का संघनन।
प्रक्रिया 4-1: प्रतिवर्ती रुद्धोष्म संपीडनद्रव को समकालिक रूप से संपीड़ित किया जाता है अर्थात एन्ट्रापी स्थिरांक और वापस मूल स्थिति में लाया जाता है।

इसकी अव्यवहारिकताएं:

1) दो चरण प्रणाली से स्थिर तापमान पर जोड़ना या अस्वीकार करना मुश्किल नहीं है, क्योंकि इसे स्थिर तापमान पर बनाए रखने से तापमान संतृप्ति मूल्य पर ठीक हो जाएगा। लेकिन मिश्रित चरण तरल पदार्थ के लिए गर्मी अस्वीकृति या अवशोषण प्रक्रिया को सीमित करने से चक्र की थर्मल दक्षता प्रभावित होगी।

2) प्रतिवर्ती रुद्धोष्म विस्तार प्रक्रिया एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए टरबाइन द्वारा प्राप्त की जा सकती है। लेकिन, इस प्रक्रिया के दौरान भाप की गुणवत्ता कम हो जाएगी। यह अनुकूल नहीं है क्योंकि टर्बाइन 10% से अधिक तरल वाले भाप को संभाल नहीं सकते हैं।

3) प्रतिवर्ती रुद्धोष्म संपीडन प्रक्रिया में द्रव-वाष्प मिश्रण का संतृप्त द्रव में संपीडन शामिल है। राज्य 4 को प्राप्त करने के लिए संक्षेपण प्रक्रिया को इतनी सटीक रूप से नियंत्रित करना मुश्किल है। एक कंप्रेसर को डिजाइन करना संभव नहीं है जो मिश्रित चरण को संभाल सके।

कार्नोट साइकिल प्रश्न | कार्नोट चक्र की समस्याएं | कार्नोट चक्र उदाहरण समस्याएं

Q1.) 900 K पर स्रोत के बीच चक्रीय ऊष्मा इंजन संचालक और 380 K पर सिंक करते हैं। a) दक्षता क्या होगी? बी) इंजन के प्रति किलोवाट शुद्ध उत्पादन में गर्मी अस्वीकृति क्या होगी?

उत्तर = दिया गया: टी_एच = 900\ के और टी_सी = 380\ के

दक्षता = 1- \frac{T_{c}}{T_{h}}

\eta = 1- \frac{380}{900}

\eta = 0.5777=55.77 %

बी) हीट रिजेक्ट (क्यूसी) प्रति किलोवाट शुद्ध उत्पादन

\eta =\frac{W_{net}}{Q_h}

Q_h=\frac{W_{net}}{\eta }=\frac{1}{0.5777}=1.731\ KW

Q_c=Q_h-W_{net}=1.731-1=0.731\ KW

हीट रिजेक्ट प्रति किलोवाट शुद्ध उत्पादन = 0.731 किलोवाट

Q2.) कार्नोट इंजन 40 K पर हीट सिंक के साथ 360% दक्षता पर काम कर रहा है। ऊष्मा स्रोत का तापमान क्या होगा? यदि इंजन की दक्षता को बढ़ाकर 55% कर दिया जाए, तो ऊष्मा स्रोत के तापमान पर क्या प्रभाव पड़ेगा?

उत्तर = दिया गया: \eta = 0.4,\ T_c=360\ K

\eta = 1- \frac{T_{c}}{T_{h}}

0.4 = 1- \frac{360}{T_{h}}

T_h=600\ K

If \eta = 0.55

0.55 = 1- \frac{360}{T_{h}}

T_h=800\ K

Q3.) एक कार्नोट इंजन 1.5 K पर 360 kJ ऊष्मा के साथ काम कर रहा है, और 420 J ऊष्मा को अस्वीकार कर रहा है। सिंक में तापमान क्या है?

Ans = दिया गया: Qh= 1500 जे, टीh= 360 के, क्यू Kc= ४२० जे

\eta = 1- \frac{T_{c}}{T_{h}}=1- \frac{Q_{c}}{Q_{h}}

\frac{T_{c}}{T_{h}}=\frac{Q_{c}}{Q_{h}}

\frac{T_{c}}{360}=\frac{420}{1500}

टी_{c}=\frac{420}{1500}*360

टी_{सी}=100.8\ के\

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

कार्नोट चक्र का व्यावहारिक अनुप्रयोग क्या है

  • गर्मी पंप: गर्मी की आपूर्ति करने के लिए
  • रेफ्रिजरेटर: गर्मी को हटाकर शीतलन प्रभाव उत्पन्न करने के लिए
  • स्टीम टर्बाइन: बिजली का उत्पादन करने के लिए यानी तापीय ऊर्जा से यांत्रिक ऊर्जा तक।
  • दहन इंजन: यांत्रिक ऊर्जा के लिए बिजली यानी थर्मल ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए।

कार्नोट चक्र बनाम स्टर्लिंग चक्र

स्टर्लिंग, कार्नोट चक्र की आइसेंट्रोपिक संपीड़न और आइसेंट्रोपिक विस्तार प्रक्रिया को एक निरंतर वॉल्यूम पुनर्जनन प्रक्रिया द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। अन्य दो विधियाँ कार्नोट चक्र के समान हैं, यह इज़ोटेर्मल हीट एडिशन और रिजेक्शन है।

कार्नोट चक्र और उल्टे कार्नो चक्र में क्या अंतर है

साधारण कार्नोट चक्र शक्ति के विकास के रूप में कार्य करता है जबकि उलटे कार्नो ऊर्जा खपत के रूप में कार्य नहीं करता है।

कार्नोट साइकिल का उपयोग हीट इंजन को डिजाइन करने के लिए किया जाता है, जबकि रिवर्स साइकिल का उपयोग हीट पंप और रेफ्रिजरेशन सिस्टम को डिजाइन करने के लिए किया जाता है।

ओटो डीजल ब्रेटन आदर्श वीसीआर जैसे किसी भी अन्य आदर्श चक्र की तुलना में कार्नोट चक्र अधिक कुशल क्यों है?

दो तापीय जलाशयों के बीच कार्नोट चक्र कार्य (T .)h और टीc), और इसकी दक्षता केवल इस तापमान पर निर्भर करती है और द्रव प्रकार पर निर्भर नहीं करती है। यानी कार्नोट की चक्र दक्षता द्रव स्वतंत्र है।

कार्नोट एक ही थर्मल जलाशय के तहत प्रदर्शन करने वाले सभी इंजनों की अधिकतम दक्षता रखता है क्योंकि कार्नोट चक्र प्रतिवर्ती कार्य करता है, जिससे सभी नुकसानों को समाप्त करने और चक्र को एक घर्षण रहित चक्र बनाने की धारणा बनती है, जो व्यवहार में कभी भी संभव नहीं है।

कार्नोट चक्र के दौरान एन्ट्रापी में शुद्ध परिवर्तन क्या है

कार्नोट चक्र के दौरान एन्ट्रापी में शुद्ध परिवर्तन शून्य होता है।

कार्नोट चक्र संभव क्यों नहीं है

कार्नोट चक्र में समतापीय से रुद्धोष्म संचरण होता है। अब इज़ोटेर्मल को अंजाम देने के लिए, हमें या तो प्रक्रिया को बहुत धीमा करना होगा या चरण परिवर्तन से निपटना होगा।

अगला प्रतिवर्ती रुद्धोष्म है, जिसे गर्मी के संपर्क से बचने के लिए जल्दी से किया जाना चाहिए।

इसलिए सिस्टम को बनाना मुश्किल हो जाता है क्योंकि आधा चक्र बहुत धीमा चलता है और दूसरा आधा बहुत तेज चलता है।

कार्नोट चक्र सबसे कुशल क्यों है

दो तापीय जलाशयों के बीच कार्नोट चक्र कार्य (T .)h और टीc), और इसकी दक्षता केवल इस तापमान पर निर्भर करती है और द्रव प्रकार पर निर्भर नहीं करती है। यानी कार्नोट की चक्र दक्षता द्रव स्वतंत्र है।

कार्नोट एक ही थर्मल जलाशय के तहत प्रदर्शन करने वाले सभी इंजनों की अधिकतम दक्षता रखता है क्योंकि कार्नोट चक्र प्रतिवर्ती कार्य करता है, जिससे सभी नुकसानों को समाप्त करने और चक्र को एक घर्षण रहित चक्र बनाने की धारणा बनती है, जो व्यवहार में कभी भी संभव नहीं है।

कार्नोट चक्र में केवल समतापीय और रुद्धोष्म प्रक्रिया क्यों शामिल है और अन्य प्रक्रियाएँ जैसे समद्विबाहु या समदाब रेखीय नहीं

कार्नोट साइकिल का मुख्य उद्देश्य अधिकतम दक्षता प्राप्त करना है, जो सिस्टम को प्रतिवर्ती बनाता है, इसलिए सिस्टम को प्रतिवर्ती बनाने के लिए मुझे कोई हीट इंटरेक्शन प्रक्रिया नहीं रखनी चाहिए, यानी एडियाबेटिक प्रक्रिया।

और अधिकतम कार्य उत्पादन प्राप्त करने के लिए हम इज़ोटेर्मल प्रक्रिया का उपयोग करते हैं।

कार्नोट चक्र का स्टर्लिंग चक्र से क्या संबंध है?

स्टर्लिंग, कार्नोट चक्र की आइसेंट्रोपिक संपीड़न और आइसेंट्रोपिक विस्तार प्रक्रिया को एक निरंतर वॉल्यूम पुनर्जनन प्रक्रिया द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। अन्य दो विधियाँ कार्नोट चक्र के समान हैं, यह इज़ोटेर्मल हीट एडिशन और रिजेक्शन है।

एक ही स्रोत और सिंक के साथ काम करने वाले दो कार्नो इंजन की दक्षता के साथ क्या होगा?

दक्षता समान होगी, क्योंकि कार्नोट चक्र दक्षता केवल स्रोत और सिंक के तापमान पर निर्भर करती है।

कार्नोट चक्र और कार्नोट रेफ्रिजरेटर का संयोजन

कार्नो प्रशीतन प्रणाली के लिए कार्य इनपुट के रूप में आपूर्ति किए गए कार्नोट हीट इंजन का कार्य आउटपुट।

चक्र मिलाना।
चक्र मिलाना।

क्या यह आवश्यक है कि रेफ्रिजरेटर केवल कार्नोट चक्र पर ही कार्य करें?

प्रदर्शन का अधिकतम गुणांक (सीओपी) प्राप्त करने के लिए, सैद्धांतिक रूप से हम कार्नोट पर काम करने के लिए प्रशीतन चक्र को शुद्ध करते हैं।

एक कार्नो इंजन के दो जलाशयों के तापमान में समान मात्रा में वृद्धि की जाती है, दक्षता कैसे प्रभावित होगी?

दोनों जलाशयों के तापमान में वृद्धि से दक्षता में कमी आएगी decrease

कार्नोट चक्र में स्टैंड के उपयोग ?

स्टैंड का उपयोग रुद्धोष्म प्रक्रिया को करने के लिए किया जाता है। यह गैर-चालन सामग्री से बना है।

कार्नोट इंजन चक्र के लिए महत्वपूर्ण परिणाम?

कार्नोट सिद्धांत के तहत काम करने वाले और एक ही स्रोत और सिंक वाले जितने भी इंजन होंगे, उनकी दक्षता समान होगी।

कार्नोट इंजन का टर्मिनल?

कार्नोट इंजन में निम्न शामिल होंगे: गर्म जलाशयठंडा सिंक इन्सुलेट स्टैंड।

इंसुलेटिंग स्टैंड की परिभाषा जो कारनोट के इंजन का एक भाग है?

स्टैंड का उपयोग रुद्धोष्म प्रक्रिया को करने के लिए किया जाता है, और यह गैर-चालन सामग्री से बना होता है.

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आकाश यादव के बारे में

कार्नोट साइकिल | 17 अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों के साथ इसकी महत्वपूर्ण विशेषताएं।मैं आकाश यादव हूं, थर्मल इंजीनियरिंग में मास्टर्स कर रहा हूं। मैंने उत्पाद डिजाइन और विश्लेषण में अपना मास्टर डिप्लोमा पूरा कर लिया है। उन्नत कम्प्यूटेशनल तरल गतिकी और मॉडल आधारित डिजाइनिंग पर प्रशिक्षण प्राप्त किया। हैंड्स-ऑन तकनीकी सॉफ्टवेयर जैसे ऑटो सीएडी, कैटिया, सेरो पैरामीट्रिक, सॉलिड वर्क्स, एंसिस वर्कबेंच, स्टार सीसीएम+, साइलैब। मेरे विषय क्षेत्र: ऊष्मप्रवैगिकी, द्रव यांत्रिकी, गर्मी हस्तांतरण, प्रशीतन।
मुझे नए कौशल सीखना, चुनौतियों का सामना करना, पढ़ाना और हर संभव स्तर पर मददगार बनना पसंद है। अपने खाली समय में, मुझे लिखना, पढ़ाना, यात्रा करना और खाना बनाना पसंद है।
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