नोजल की आइसोट्रोपिक दक्षता: क्या, कैसे, कई प्रकार, उदाहरण

नोजल का उपयोग करने का मुख्य उद्देश्य दबाव का उपयोग करके बहने वाले तरल पदार्थ के वेग को तेज करना है। इस लेख में हम नोजल की इसेंट्रोपिक क्षमता के बारे में चर्चा करेंगे।

नोज़ल की आइसोट्रोपिक दक्षता नोज़ल निकास पर वास्तविक गतिज ऊर्जा और समान इनलेट और निकास दबावों के लिए नोजल निकास पर आइसोट्रोपिक गतिज ऊर्जा का अनुपात है।

गतिज ऊर्जा में वृद्धि के साथ उच्च दाब से निम्न दाब की ओर बढ़ने पर एक द्रव नोजल में त्वरित होता है। नोजल के अंदर घर्षण के नुकसान से द्रव KE कम हो जाता है और द्रव का तापमान बढ़ जाता है, जिससे इसकी एन्ट्रापी बढ़ जाती है।

नोजल रुद्धोष्म स्थिति में संचालित होते हैं लेकिन नोजल के लिए आदर्श प्रक्रिया आइसेंट्रोपिक प्रक्रिया है। किए गए वास्तविक कार्य और डिवाइस की समकालिक स्थितियों के तहत काम करने के बीच तुलना करने के लिए, इसेंट्रोपिक दक्षता नामक एक पैरामीटर का उपयोग किया जाता है।

नोजल की इसेंट्रोपिक क्षमता क्या है?

आइसेंट्रोपिक प्रक्रिया में कोई अपरिवर्तनीयता शामिल नहीं है और यह रुद्धोष्म उपकरणों के लिए आदर्श प्रक्रिया के रूप में कार्य करता है।

टर्बाइन, कम्प्रेसर और नोजल रुद्धोष्म परिस्थितियों में काम करते हैं। चूंकि वे वास्तव में आइसेंट्रोपिक नहीं हैं, इसलिए उन्हें गणना के दृष्टिकोण से आइसेंट्रोपिक माना जाता है। आइसेंट्रोपिक दक्षता एक नोजल, टर्बाइन या कंप्रेसर के लिए पैरामीटर है जो परिभाषित करता है कि ये डिवाइस कितनी कुशलता से संबंधित आइसेंट्रोपिक डिवाइस का अनुमान लगाते हैं।

एक आदर्शीकृत आइसेंट्रोपिक प्रक्रिया के करीब, नोजल के प्रदर्शन में सुधार होगा।

नोजल की आइसोट्रोपिक क्षमता आम तौर पर 95% से अधिक होती है। इसलिए एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए नोजल के मामले में अपरिवर्तनीयता के कारण होने वाले नुकसान बहुत कम हैं।

नोजल क्या है?

स्टीम टर्बाइन, गैस टर्बाइन और रॉकेट में नोजल सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले स्थिर प्रवाह उपकरण हैं।

नोजल एक उपकरण है जो अक्सर प्रवाह की दिशा के साथ-साथ निकास वेग, द्रव्यमान, आकार और प्रवाह के दबाव को नियंत्रित करने के लिए अलग-अलग क्रॉस सेक्शनल क्षेत्र की एक पाइप या ट्यूब होता है। एक नोजल के अंदर दबाव ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है या हम कह सकते हैं कि दबाव ऊर्जा की कीमत के साथ द्रव वेग बढ़ता है।

आवश्यक वेग और द्रव की मच संख्या के आधार पर, नलिका को अभिसारी प्रकार, अपसारी प्रकार और अभिसारी-अपसारी प्रकार की तरह वर्गीकृत किया जा सकता है। नोजल का उपयोग सबसोनिक और सुपरसोनिक प्रवाह दोनों के लिए किया जा सकता है।

ऊपर की आकृति में, एक डे लावल नोजल, प्रवाह की दिशा में हरे से लाल रंग में बढ़ते हुए अनुमानित प्रवाह वेग दिखा रहा है

नोजल फॉर्मूला की इसेंट्रोपिक दक्षता

इसेंट्रोपिक दक्षता एक नोजल के प्रदर्शन सूचकांक का प्रतिनिधित्व करता है। एक आइसेंट्रोपिक प्रक्रिया के सापेक्ष नोजल के प्रदर्शन की तुलना।

नोजल की इसेंट्रोपिक दक्षता को समान दबावों के बीच वास्तविक एन्थैल्पी ड्रॉप और आइसोट्रोपिक एन्थैल्पी ड्रॉप के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

नोजल की इसेंट्रोपिक क्षमता = वास्तविक थैलेपी ड्रॉप / इसेंट्रोपिक थैलेपी ड्रॉप

आइसेंट्रोपिक दक्षता सूत्र संबंधित आदर्शीकृत प्रक्रियाओं से वास्तविक प्रक्रियाओं के विचलन का माप है। नोज़ल द्वारा किए गए वास्तविक कार्य का आइसोट्रोपिक स्थिति के तहत नोजल द्वारा किए गए कार्य के अनुपात को इसेंट्रोपिक नोजल दक्षता कहा जाता है।

एक नोजल की आइसोट्रोपिक क्षमता η_N= नोजल एग्जिट पर वास्तविक काइनेटिक एनर्जी/नोजल एग्जिट पर आइसोट्रोपिक काइनेटिक एनर्जी।

सैद्धांतिक रूप से नोजल के अंदर की प्रक्रिया को आइसेंट्रोपिक माना जाता है लेकिन घर्षण नुकसान के कारण यह प्रक्रिया अपरिवर्तनीय है।

प्रक्रिया 1-2: आइसोट्रोपिक प्रक्रिया

प्रक्रिया1- 2{}': वास्तविक प्रक्रिया

नोजल की दक्षता,

प्रक्रिया 1-2 के लिए, SFEE लागू करना,

 या,

प्रक्रिया 1- 2′ के लिए, SFEE को लागू करना,

या,

अब समीकरण (1) से h1 - h2 और h1 - h2 के मानों को प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं

समीकरण (1) और (4) हैं आइसेंट्रोपिक दक्षता की गणना के लिए सूत्र नोजल का।

नोजल की इसेंट्रोपिक क्षमता का पता कैसे लगाएं?

एक नोजल प्रवाह के दबाव को कम करता है और साथ ही एक जोर बनाने के लिए प्रवाह को तेज करता है।

नोजल की सतह के साथ घर्षण के कारण भाप से कुछ मात्रा में गर्मी का नुकसान होता है। घर्षण प्रभाव भाप के शुष्कता अंश को भी बढ़ाता है, क्योंकि घर्षण में खोई हुई ऊर्जा ऊष्मा में स्थानांतरित हो जाती है जो भाप को सुखा देती है या सुपर हीट कर देती है।

द्रव गतिकी के मामले में, ठहराव बिंदु उस बिंदु को दर्शाता है जहां एक तरल पदार्थ का स्थानीय वेग शून्य रहता है और आइसेंट्रोपिक ठहराव राज्य एक ऐसी स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है जब द्रव का प्रवाह प्रतिवर्ती एडियाबेटिक मंदी से शून्य वेग तक जाता है।

गैसों के लिए वास्तविक और आइसोट्रोपिक दोनों अवस्थाओं का उपयोग किया जाता है।

वास्तविक ठहराव की स्थिति वास्तविक मंदी से शून्य वेग के लिए प्राप्त की जाती है, अपरिवर्तनीयता भी जुड़ी हो सकती है। इस कारण से ठहराव संपत्ति को कभी-कभी वास्तविक राज्य गुणों के लिए उलट दिया जाता है, और कुल संपत्ति शब्द को आइसेंट्रोपिक ठहराव राज्यों के लिए लागू किया जाता है।

दोनों आइसेंट्रोपिक और वास्तविक ठहराव वाले राज्यों में समान उत्साह, समान तापमान (आदर्श गैस के लिए) होता है, लेकिन वास्तविक ठहराव राज्य की तुलना में आइसेंट्रोपिक ठहराव राज्य के मामले में दबाव अधिक हो सकता है।

नोजल के मामले में प्रवाह के निकास वेग की तुलना में इनलेट वेग नगण्य होता है।

ऊर्जा संतुलन से,

नोजल की इसेंट्रोपिक क्षमता = वास्तविक थैलेपी ड्रॉप / इसेंट्रोपिक थैलेपी ड्रॉप

कहाँ हो₁ =प्रवेश द्वार पर गैस की विशिष्ट एन्थैल्पी

h_2a = वास्तविक प्रक्रिया के लिए बाहर निकलने पर गैस की विशिष्ट एन्थैल्पी

h_2s = आइसोट्रोपिक प्रक्रिया के लिए बाहर निकलने पर गैस की विशिष्ट थैलेपी

आइसेंट्रोपिक दक्षता नोजल उदाहरण

उदाहरण: भाप 1.4 एमपीए 250 . पर नोजल में प्रवेश करती है⁰ सी और नगण्य वेग और 115 केपीए तक फैलता है और 97% की गुणवत्ता शुष्क होती है। भाप के निकास वेग का निर्धारण करें।

उपाय: दिया गया डेटा, प्रारंभिक दबाव, P₁=1.4एमपीए

 =14 बार

प्रारंभिक तापमान, टी₁= 250⁰ C

अंतिम दबाव, पी₂=115 केपीए= 1.15 x 10⁵ पा = 1.15 बार

बाहर निकलने पर भाप की गुणवत्ता, x₂= 0.97

वेग से बाहर निकलें, V₂=?

प्रारंभिक वेग की उपेक्षा, वेग से बाहर निकलें,

प्रारंभिक वेग को ध्यान में रखते हुए,

h₁= प्रारंभिक अवस्था में एन्थैल्पी अर्थात 1.14 एमपीए पर अर्थात 14 बार 250⁰सी, स्टीम टेबल से,

h₁=2927.6 केजे/किग्रा

h₂= बाहर निकलने की स्थिति में एंथैल्पी यानी 115 केपीए पर यानी 1.15 बार x . पर₂=0.97, स्टीम टेबल से

h_f2=434.2 केजे/किग्रा

h_fg2=2247.4 केजे/किग्रा

इसलिए भाप का निकास वेग,

संगीता दास

मैं संगीता दास हूं. मैंने आईसी इंजन और ऑटोमोबाइल में विशेषज्ञता के साथ मैकेनिकल इंजीनियरिंग में मास्टर डिग्री पूरी की है। मेरे पास उद्योग और शिक्षा क्षेत्र में लगभग दस वर्षों का अनुभव है। मेरी रुचि के क्षेत्र में आईसी इंजन, एयरोडायनामिक्स और फ्लूइड मैकेनिक्स शामिल हैं। आप मुझ तक यहां पहुंच सकते हैं