Różnica między cyklem Carnota i Rankine'a

Cykl Carnota i Rankine'a
 

Cykl Carnota i cykl Rankine'a to dwa cykle omówione w termodynamice. Są one omówione w silnikach cieplnych. Silniki cieplne to urządzenia lub mechanizmy służące do przekształcania ciepła w pracę. Cykl Carnota to cykl teoretyczny, który daje maksymalną wydajność, jaką można uzyskać z silnika. Cykl Rankine'a jest cyklem praktycznym, za pomocą którego można obliczyć rzeczywiste silniki. Niezbędne jest właściwe zrozumienie tych dwóch cykli, aby wyróżnić się w termodynamice i związanej z nią dziedzinie. W tym artykule omówimy, czym jest cykl Carnota i cykl Rankine'a, ich definicje, ich zastosowania, podobieństwa między cyklem Carnota i cyklem Rankine'a, a na koniec różnica między cyklem Carnota i cyklem Rankine'a.

Co to jest cykl Carnota?

Cykl Carnota to cykl teoretyczny opisujący silnik cieplny. Przed wyjaśnieniem cyklu Carnota trzeba zdefiniować kilka terminów. Źródło ciepła jest zdefiniowane jako urządzenie o stałej temperaturze, które zapewni nieskończone ciepło. Radiator jest urządzeniem o stałej temperaturze, które pochłonie nieskończoną ilość ciepła bez zmiany temperatury. Silnik to urządzenie lub proces, który przekształca ciepło ze źródła ciepła do pracy. Cykl Carnota składa się z czterech kroków.

1. Odwracalna izotermiczna ekspansja gazu - Silnik jest termicznie połączony ze źródłem. Na tym etapie rozszerzający 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 ​​przenoszenie ciepła nie jest możliwe. Silnik jest pobierany ze źródła i izolowany. Na tym etapie gaz nie absorbuje ciepła ze źródła. Tłok kontynuuje pracę w otoczeniu.

3. Odwracalna kompresja izotermiczna - silnik jest umieszczony na zlewie i ma kontakt termiczny. Gaz jest sprężany, dzięki czemu otoczenie wykonuje prace w systemie.

4. Odwracalna kompresja adiabatyczna - silnik jest wyjmowany ze zlewu i izolowany. Otoczenie nadal pracuje nad systemem.

W cyklu Carnota całkowita praca wykonana jest na podstawie różnicy między pracą wykonaną w otoczeniu (krok 1 i 2) a pracą wykonaną przez otoczenie (krok 3 i 4). Cykl Carnota jest najbardziej wydajnym silnikiem cieplnym w teorii. Wydajność cyklu Carnota zależy tylko od temperatury źródła i pochłaniacza.

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. Istnieją cztery główne procesy w cyklu Rankine'a

1. Działanie płynu pod wysokim ciśnieniem z niskiego ciśnienia

2. Ogrzewanie płynu pod wysokim ciśnieniem w parę

3. Para rozszerza się przez turbinę obracając turbinę, wytwarzając w ten sposób energię

4. Para jest schładzana z powrotem do skraplacza.