Cykl Carnot vs Rankine
Cykl Carnota i cykl Rankine'a to dwa cykle omawiane w termodynamice. Są one omówione w silnikach cieplnych. Silniki cieplne to urządzenia lub mechanizmy, które służą do przekształcania ciepła w pracę. Cykl Carnota to cykl teoretyczny, który daje maksymalną sprawność, jaką może uzyskać silnik. Cykl Rankine'a to praktyczny cykl, który można wykorzystać do obliczenia rzeczywistych silników. Niezbędne jest właściwe zrozumienie tych dwóch cykli, aby osiągnąć sukces w termodynamice i każdej dziedzinie z nią związanej. W tym artykule omówimy, czym jest cykl Carnota i cykl Rankine'a, ich definicje, zastosowania, podobieństwa między cyklem Carnota a cyklem Rankine'a i wreszcie różnica między cyklem Carnota a cyklem Rankine'a.
Co to jest cykl Carnota?
Cykl Carnota to cykl teoretyczny, który opisuje silnik cieplny. Przed wyjaśnieniem cyklu Carnota należy zdefiniować kilka terminów. Źródło ciepła definiuje się jako urządzenie o stałej temperaturze, które zapewni nieskończone ciepło. Radiator to urządzenie stałotemperaturowe, które pochłonie nieskończoną ilość ciepła bez zmiany temperatury. Silnik to urządzenie lub proces, który zamienia ciepło ze źródła ciepła do pracy. Cykl Carnota składa się z czterech kroków.
1. Odwracalna ekspansja izotermiczna gazu – Silnik jest termicznie połączony ze źródłem. Na tym etapie rozprężający się gaz pochłania ciepło ze źródła i działa na otoczenie. Temperatura gazu pozostaje stała.
2. Odwracalna adiabatyczna ekspansja gazu – System jest adiabatyczny, co oznacza, że nie jest możliwy transfer ciepła. Silnik jest wyjmowany ze źródła i izolowany. Na tym etapie gaz nie pochłania ciepła ze źródła. Tłok nadal działa na otoczenie.
3. Odwracalna kompresja izotermiczna – Silnik jest umieszczony na zlewie i kontaktowany termicznie. Gaz jest sprężony, dzięki czemu otoczenie wykonuje pracę w systemie.
4. Odwracalna kompresja adiabatyczna – Silnik jest wyjmowany ze zlewu i izolowany. Otoczenie nadal działa w systemie.
W cyklu Carnota całkowita wykonana praca jest równa różnicy między pracą wykonaną w otoczeniu (krok 1 i 2) a pracą wykonaną przez otoczenie (krok 3 i 4). Cykl Carnota jest teoretycznie najbardziej wydajnym silnikiem cieplnym. Wydajność cyklu Carnota zależy tylko od temperatury źródła i opadania.
Co to jest cykl Rankine'a?
Cykl Rankine'a to także cykl, który zamienia ciepło w pracę. Cykl Rankine'a jest praktycznie stosowanym cyklem dla systemów składających się z turbiny parowej. W cyklu Rankine'a występują cztery główne procesy
1. Praca płynu w wysokim ciśnieniu z niskiego ciśnienia
2. Ogrzewanie płynu pod wysokim ciśnieniem w parę
3. Para rozszerza się przez turbinę obracającą turbinę, wytwarzając w ten sposób moc
4. Para jest schładzana z powrotem w skraplaczu.
Jaka jest różnica między cyklem Carnota a cyklem Rankine'a?
• Cykl Carnota jest cyklem teoretycznym, podczas gdy cykl Rankine'a jest cyklem praktycznym.
• Cykl Carnota zapewnia maksymalną wydajność w idealnych warunkach, ale cykl Rankine'a zapewnia działanie w warunkach rzeczywistych.
• Wydajność uzyskana w cyklu Rankine'a jest zawsze niższa niż w cyklu Carnota.
