Carnot vs Rankine'i tsükkel
Carnot' tsükkel ja Rankine'i tsükkel on kaks termodünaamikas käsitletavat tsüklit. Neid käsitletakse soojusmootorite all. Soojusmootorid on seadmed või mehhanismid, mida kasutatakse soojuse muundamiseks tööks. Carnot' tsükkel on teoreetiline tsükkel, mis annab mootoriga saavutatava maksimaalse kasuteguri. Rankine'i tsükkel on praktiline tsükkel, mille abil saab arvutada tegelikke mootoreid. Termodünaamikas ja sellega seotud valdkondades silma paistmiseks on ülioluline omada nende kahe tsükli nõuetekohast mõistmist. Selles artiklis käsitleme seda, mis on Carnot' tsükkel ja Rankine'i tsükkel, nende määratlused, rakendused, Carnot' tsükli ja Rankine'i tsükli sarnasused ning lõpuks Carnot' tsükli ja Rankine'i tsükli erinevus.
Mis on Carnot' tsükkel?
Carnot' tsükkel on teoreetiline tsükkel, mis kirjeldab soojusmasinat. Enne Carnot' tsükli selgitamist tuleb defineerida mõned terminid. Soojusallikas on määratletud kui konstantse temperatuuriga seade, mis annab lõputult soojust. Jahutusradiaator on konstantse temperatuuriga seade, mis neelab lõpmatu hulga soojust ilma temperatuuri muutmata. Mootor on seade või protsess, mis muundab soojusallikast saadava soojuse tööks. Carnot' tsükkel koosneb neljast etapist.
1. Gaasi pööratav isotermiline paisumine – mootor on allikaga termiliselt ühendatud. Selles etapis neelab paisuv gaas allikast soojust ja mõjutab ümbrust. Gaasi temperatuur jääb konstantseks.
2. Gaasi pööratav adiabaatiline paisumine – süsteem on adiabaatiline, mis tähendab, et soojusülekanne pole võimalik. Mootor võetakse allikast välja ja isoleeritakse. Selles etapis ei absorbeeri gaas allikast soojust. Kolb jätkab tööd ümbritseval.
3. Pööratav isotermiline kokkusurumine – mootor asetatakse kraanikausile ja puututakse termiliselt kokku. Gaas surutakse kokku nii, et ümbrus teeb süsteemi kallal tööd.
4. Pööratav adiabaatiline kompressioon – mootor võetakse kraanikausist välja ja isoleeritakse. Ümbruskond jätkab süsteemi kallal tööd.
Carnot' tsüklis saadakse tehtud kogutöö ümbruskonnaga tehtud tööde (samm 1 ja 2) ja ümbruskonnaga tehtud töö (samm 3 ja 4) vahega. Carnot' tsükkel on teoreetiliselt kõige tõhusam soojusmasin. Carnot' tsükli efektiivsus sõltub ainult allika ja valamu temperatuurist.
Mis on Rankine'i tsükkel?
Rankine tsükkel on samuti tsükkel, mis muudab soojuse tööks. Rankine'i tsükkel on praktiliselt kasutatav tsükkel auruturbiinist koosnevate süsteemide jaoks. Rankine'i tsüklis on neli peamist protsessi
1. Vedeliku muutmine madalast rõhust kõrgeks rõhuks
2. Kõrgsurvevedeliku kuumutamine auruks
3. Aur paisub läbi turbiini, pöörates turbiini, tekitades seeläbi võimsust
4. Aur jahutatakse tagasi kondensaatorisse.
Mis vahe on Carnot' tsüklil ja Rankine'i tsüklil?
• Carnot' tsükkel on teoreetiline tsükkel, samas kui Rankine'i tsükkel on praktiline.
• Carnot' tsükkel tagab ideaalsetes tingimustes maksimaalse efektiivsuse, kuid Rankine'i tsükkel tagab toimimise reaalsetes tingimustes.
• Rankine'i tsükliga saadud kasutegur on alati väiksem kui Carnot' tsüklil.
