Carnot vs Rankine ciklas
Carnot ciklas ir Rankine ciklas yra du ciklai, aptariami termodinamikoje. Tai aptariama po šilumos varikliais. Šilumos varikliai yra įrenginiai arba mechanizmai, naudojami šilumą paversti darbu. Carnot ciklas yra teorinis ciklas, suteikiantis maksimalų variklio efektyvumą. Rankine ciklas yra praktinis ciklas, kurį galima naudoti apskaičiuojant realius variklius. Labai svarbu tinkamai suprasti šiuos du ciklus, kad galėtum tobulėti termodinamikos ir bet kurios su ja susijusios srities srityse. Šiame straipsnyje aptarsime, kas yra Carnot ciklas ir Rankine ciklas, jų apibrėžimus, pritaikymą, Carnot ciklo ir Rankine ciklo panašumus ir galiausiai skirtumą tarp Carnot ciklo ir Rankine ciklo.
Kas yra Carnot ciklas?
Carnot ciklas yra teorinis ciklas, apibūdinantis šilumos variklį. Prieš paaiškinant Carnot ciklą, reikia apibrėžti keletą terminų. Šilumos š altinis apibrėžiamas kaip pastovios temperatūros įrenginys, kuris tieks begalinę šilumą. Radiatorius yra pastovios temperatūros prietaisas, kuris sugers be galo daug šilumos nekeisdamas temperatūros. Variklis yra įrenginys arba procesas, kuris paverčia šilumos š altinio šilumą darbui. Carnot ciklas susideda iš keturių žingsnių.
1. Grįžtamasis izoterminis dujų plėtimasis – variklis yra termiškai sujungtas su š altiniu. Šiame etape besiplečiančios dujos sugeria šilumą iš š altinio ir veikia aplinką. Dujų temperatūra išlieka pastovi.
2. Grįžtamasis adiabatinis dujų išsiplėtimas – sistema yra adiabatinė, tai reiškia, kad šilumos perdavimas neįmanomas. Variklis išimamas iš š altinio ir izoliuojamas. Šiame etape dujos nesugeria šilumos iš š altinio. Stūmoklis ir toliau dirba supančią aplinką.
3. Grįžtamasis izoterminis suspaudimas – variklis pastatomas ant kriauklės ir termiškai kontaktuojamas. Dujos suspaudžiamos taip, kad aplinkiniai dirbtų su sistema.
4. Grįžtamasis adiabatinis suspaudimas – variklis išimamas iš kriauklės ir izoliuojamas. Aplinkiniai ir toliau dirba su sistema.
Karno cikle bendras atliktas darbas apskaičiuojamas pagal skirtumą tarp darbų, atliktų su aplinka (1 ir 2 žingsniai) ir darbo, atlikto aplinkai (3 ir 4 žingsniai). Carnot ciklas teoriškai yra efektyviausias šilumos variklis. Carnot ciklo efektyvumas priklauso tik nuo š altinio ir kriauklės temperatūros.
Kas yra Rankine ciklas?
Rankino ciklas taip pat yra ciklas, kuris šilumą paverčia darbu. Rankine ciklas yra praktiškai naudojamas ciklas sistemoms, kurias sudaro garų turbina. Rankine cikle yra keturi pagrindiniai procesai
1. Skysčio pavertimas aukštu slėgiu iš žemo slėgio
2. Aukšto slėgio skysčio kaitinimas į garus
3. Garai plečiasi per turbiną, sukdami turbiną, taip generuodami galią
4. Garai atšaldomi atgal kondensatoriaus viduje.
Kuo skiriasi Carnot ciklas ir Rankine ciklas?
• Carnot ciklas yra teorinis ciklas, o Rankine ciklas yra praktinis.
• Carnot ciklas užtikrina maksimalų efektyvumą idealiomis sąlygomis, tačiau Rankine ciklas užtikrina veikimą realiomis sąlygomis.
• Rankino ciklo efektyvumas visada yra mažesnis nei Carnot ciklo.
