Cykl Carnot vs Rankine
Cykl Carnota i cykl Rankine'a to dwa cykle omawiane w termodynamice. Są one omówione w sekcji silniki cieplne. Silniki cieplne to urządzenia lub mechanizmy używane do przekształcania ciepła w pracę. Cykl Carnota jest cyklem teoretycznym, który daje maksymalną wydajność, 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 związanej z nią dziedzinie. W tym artykule omówimy, czym są cykl Carnota i cykl Rankine'a, ich definicje, zastosowania, podobieństwa między cyklem Carnota i cyklem Rankine'a, a na koniec omówimy różnicę między cyklem Carnota a cyklem Rankine'a.
Co to jest cykl Carnota?
Cykl Carnota jest cyklem teoretycznym, 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 jest urządzeniem stałotemperaturowym, 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 izotermiczna ekspansja 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 brak możliwości wymiany ciepła. Silnik jest wyjęty ze źródła i zaizolowany. Na tym etapie gaz nie pochłania ciepła ze źródła. Tłok nadal pracuje nad otoczeniem.
3. Odwracalna kompresja izotermiczna - Silnik jest umieszczony na zlewie i połączony termicznie. Gaz jest sprężany, dzięki czemu otoczenie pracuje nad systemem.
4. Odwracalna kompresja adiabatyczna - silnik jest wyjęty ze zlewu i zaizolowany. Otoczenie nadal działa w systemie.
W cyklu Carnota całkowita praca wykonana jest jako różnica między pracą wykonaną na 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 zlewu.
Co to jest cykl Rankine'a?
Cykl Rankine'a jest również cyklem, który zamienia ciepło w pracę. Cykl Rankine'a jest praktycznie stosowanym cyklem dla układów składających się z turbiny parowej. Istnieją cztery główne procesy w cyklu Rankine'a
1. Praca płynu na wysokie ciśnienie z niskiego ciśnienia
2. Ogrzewanie płynu pod wysokim ciśnieniem do postaci pary
3. Opary rozprężają się przez turbinę obracającą turbinę, wytwarzając w ten sposób moc
4. Para jest ponownie schładzana wewnątrz skraplacza.
Jaka jest różnica między cyklem Carnota a cyklem Rankine'a?
• Cykl Carnota jest cyklem teoretycznym, natomiast cykl Rankine'a jest cyklem praktycznym.
• Cykl Carnota zapewnia maksymalną wydajność w idealnych warunkach, ale cykl Rankine'a zapewnia pracę w warunkach rzeczywistych.
• Sprawność uzyskana w cyklu Rankine'a jest zawsze niższa niż w cyklu Carnota.
