कैसे रैंकिन चक्र में टरबाइन पंप लेता है की तुलना में अधिक शक्ति उत्पन्न करता है?

Question

रैंकिन चक्र में बॉयलर होता है, जहां पानी उबले हुए भाप में उबाला जाता है। इनपुट पर एक पंप है जो अधिक पानी बचाता है, और आउटपुट पर एक टरबाइन है जो संपीड़ित भाप की ऊर्जा को उठाता है।

टरबाइन और पंप के खिलाफ भाप का दबाव लगभग समान है; बायलर सेक्शन का दबाव।

स्टीम पावर को बैक करने के लिए और पंप को पीछे की ओर मजबूर करने के बजाय टरबाइन को क्या बनाता है? - ठीक है, यह एक सरल, बिजली पंप को दिया जाता है। लेकिन फिर कैसे टरबाइन पंप से अधिक बिजली पैदा करता है? पंप, सब के बाद, एक ही दबाव को दूर करना चाहिए जो टरबाइन को बढ़ाता है और उसी पानी को वितरित करता है जिसे भाप के रूप में निकाला जा रहा है। मुझे डिवाइस का कुछ महत्वपूर्ण तत्व याद आ रहा है। यह क्या है?

Answer 1

दबाव बल / क्षेत्र है, यदि पंप प्ररित करनेवाला द्वारा पेश किया गया क्षेत्र विच के खिलाफ क्षेत्र से छोटा है, तो बॉयलर से अपना रास्ता निकालना होगा, और टरबाइन और पंप दोनों जुड़े हुए हैं, फिर, उसी दबाव में परिणाम होगा टरबाइन की तुलना में पंप पर एक छोटा बल।

उदाहरण :

मान लीजिए कि पंप पिस्टन पंप है, और स्टीम की तरफ पिस्टन इंजन है (सादगी के लिए)। चक्र के एक निश्चित भाग में, पंप पिस्टन और इंजन पिस्टन वाल्व दोनों बॉयलर की ओर खुले होते हैं (पंप बॉयलर को पानी खिला रहा है और इंजन बॉयलर से भाप ले रहा है)।

पंप पिस्टन के "चेहरे" में, 10cm surface का एक सतह क्षेत्र है, जबकि भाप इंजन पिस्टन में 100cm² का सतह क्षेत्र है। लगता है कि बॉयलर पर दबाव 200kPascal है। इसका मतलब है कि पंप पिस्टन को 200000N / M 0. * 0.001M² = 200N बल के खिलाफ अपना रास्ता मजबूर करना होगा। जबकि भाप इंजन पर यह दबाव 200000N / M 0.1 * 0.1M 20 = 20kN पैदा करता है। यह स्पष्ट है कि पंप और इंजन के बीच एक सीधा संबंध में, भाप इंजन दबाव ढाल के खिलाफ बॉयलर के अंदर पानी को खिलाने के लिए पंप की आवश्यकता की तुलना में बहुत अधिक बल का उत्पादन करेगा।

तुलना के लिए, मान लीजिए कि बॉयलर में पानी पंप करने के बजाय, पंप भाप लेता है और इसे बॉयलर में पंप करता है। यदि पंप पिस्टन छोटा होता है (जिसका अर्थ है छोटा स्ट्रोक या बोर), इंजन के माध्यम से बॉयलर से निकलने वाले पानी के द्रव्यमान की मात्रा पंप के माध्यम से बॉयलर में वापस आने वाले द्रव्यमान की तुलना में बड़ी होगी। यदि दोनों जहां इंजन के बराबर कोई शक्ति उत्पन्न नहीं होगी। हालांकि अगर पंप बॉयलर में अधिक भाप डालने में सक्षम था, तो यह बाहर निकलने के लिए था, तो आपके पास उपरोक्त इकाई शक्ति स्रोत होगा - अर्थात थर्मोडायनामिक्स के नियमों को धता बताना। जल्द ही बॉयलर बड़े पैमाने पर गर्मी के लिए बाहर चला जाएगा।

लेकिन, जैसा कि बॉयलर के अंदर पंप किया जाता है तरल पानी होता है, और तरल के रूप में पानी में भाप की तुलना में बहुत अधिक घनत्व होता है (जिसका अर्थ है कि मात्रा गैस की तुलना में तरल के रूप में अधिक द्रव्यमान रखती है - इस तथ्य के अलावा कि तरल में एक निश्चित मात्रा होती है गैस का विस्तार हो सकता है), जब उस छोटी मात्रा को बॉयलर में पानी के रूप में डाला जाता है, तो सिस्टम में शामिल थर्मल ऊर्जा इस द्रव्यमान को भाप में विस्तारित करेगी जिसमें बहुत अधिक दबाव और बहुत कम घनत्व होता है, इसलिए पानी का समान द्रव्यमान प्राप्त करने के लिए (भाप के रूप में) इंजन के माध्यम से बॉयलर से बाहर, आपको उस पानी को अंदर डालने के लिए उपयोग किए जाने वाले पानी की तुलना में बहुत अधिक बड़ी मात्रा की आवश्यकता होगी, जिसके परिणामस्वरूप पंप के पिस्टन के माध्यम से इस गैस से उत्पन्न बलों में अंतर होता है। इनकमिंग वॉटर कॉलम) बनाम इंजन पिस्टन, दिशा को विच की दिशा में तय करेगा।

विचार आया?

दूसरे शब्दों में, इस प्रणाली में शुद्ध शक्ति प्राप्त होने पर निश्चित मात्रा में तरल परिणामों की तुलना में चरण को बदलने और एक बड़ी मात्रा में कब्जा करने के लिए पानी की क्षमता। चरण परिवर्तन का कारण बनने के लिए ऊर्जा कहां से आती है, जो बाद में दबाव में इस कारण का कारण बनती है? यह गर्मी स्रोत से है। ऊर्जा कहां से खारिज होती है? यह कंडेनसर से बाहर जाता है, जहां भाप तरल हो जाती है, मात्रा कम हो जाती है, बॉयलर में फिर से एक छोटे और निश्चित मात्रा तरल के रूप में इंजेक्ट किया जा सकता है, और इसी तरह ...

यहाँ मुख्य विचार दबाव के बराबर क्षेत्र द्वारा विभाजित बल है।

Answer 2

मुख्य कारण यह है कि समान दबाव अंतर से एक गैस की तुलना में एक तरल को संपीड़ित करने में बहुत कम ऊर्जा लगती है। पंप पानी को संपीड़ित करने के लिए थोड़ी ऊर्जा लेता है, लेकिन टरबाइन में भाप फैलने पर ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा जारी होती है। यही कारण है कि रैंकिन और संबंधित चक्रों में एक चरण परिवर्तन का उपयोग किया जाता है।

एक और बात पर विचार करना है कि पंप को टरबाइन की शक्ति को ओवर-मैच करने की आवश्यकता नहीं है , जैसा कि आपने कहा - इसे केवल दबाव को ओवर-मैच करने की आवश्यकता है ।

जब आप एक थैलेपी-बनाम-दबाव तालिका को देखते हैं, तो आप गैस और तरल संपीड़न के बीच ऊर्जा में अंतर देख सकते हैं।

Comments

लेकिन बॉयलर पर दबाव, पंप में पानी के माध्यम से यात्रा करता है, जो वह नहीं समझता है, वही दबाव पंप के खिलाफ एक तरह से मजबूर नहीं कर सकता है जिससे पंप को पानी खिलाने से रोकना होगा?

— जॉर्ज एल्डो

आह, पंप का आकार इतना है कि यह बॉयलर के डिजाइन दबाव के खिलाफ काम करने में सक्षम होगा। यदि बॉयलर 1000 kPa पर संचालित होता है, तो एक पंप का उपयोग किया जाना चाहिए जो 1100 kPa पर पानी का निर्वहन कर सकता है, उदाहरण के लिए। इस तरह बॉयलर में हमेशा एक अनुकूल दबाव ढाल होता है, जिससे भाप सही दिशा में चलती है।

— कार्लटन

मुझे विश्वास नहीं है, अगर दोनों प्रणालियों को जोड़ दिया जाता है, तो सभी जुड़े हुए जहाजों पर दबाव बराबर होगा। मान लीजिए कि पिस्टन पंप है, वाल्व बॉयलर की ओर खुला है जो 100kpa पर है। 110kpa पर पंप "डिस्चार्ज" कैसे कर सकता है? सिस्टम जुड़े हुए हैं, दबाव को पंप के माध्यम से पानी के माध्यम से संचार किया जाएगा, जो कि सरल है।

— जॉर्ज एल्डो

यह ब्रेटन इंजन के समान सिद्धांत है, ब्रेटन और रैंकी दोनों को पावर टरबाइन के माध्यम से द्रव / गैस को जाने और कंप्रेसर / पंप पर वापस नहीं जाने के लिए एक मार्ग की आवश्यकता होती है। यह टरबाइन / कंप्रेसर के आकार में अंतर के माध्यम से हल किया जाता है (टरबाइन अगर गैस द्वारा घुमाया जाता है तो एक बल लगाता है जो कंप्रेसर में प्रेरित ड्रैग की तुलना में महान होता है ...)

— जोर्ज एल्डो

हां, लेकिन पंप के निर्वहन पर दबाव इंजन इनपुट पर दबाव के बराबर है। यहाँ दबाव में कोई अंतर नहीं है, कीवर्ड बल है, विभिन्न पिस्टन पर एक ही दबाव अलग-अलग बलों का उत्पादन करता है, और जो कि पंप को सिस्टम में पानी पंप करने की अनुमति देता है।

— जॉर्ज एल्डो

Answer 3

टरबाइन में एक दबाव अंतर होता है जो दबाव को पीछे ले जाने से रोकता है।

http://www.mpoweruk.com/images/rankine_pv.gif बिंदु 2 और बिंदु तीन के बीच उपरोक्त चार्ट पर द्रव टरबाइन से गुजरता है जो टरबाइन को धक्का देते समय फैलता है और दबाव कम करता है। यदि आपने टरबाइन के शाफ्ट और रोटेशन को नजरअंदाज कर दिया है, तो बिंदु को चक्र पर समान प्रभाव के साथ लगभग एक नोजल द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

आपके विवरण से ऐसा लगता है कि आप एक पंप किए गए स्टोरेज सिस्टम का वर्णन कर रहे हैं या आप हीटिंग / दहन चरण (आपके चार्ट पर बिंदु 4 से बिंदु 1 तक) को अनदेखा कर रहे हैं। यह चरण वह है जो पंप द्वारा बनाए गए दबाव से परे प्रणाली के दबाव को बढ़ाता है।

Comments

"अगर आप अनदेखा करते हैं ..." - क्या मैं इसे उसी तरह अनदेखा कर सकता हूं? यदि कोई नोजल होता, तो ऊर्जा, अपघटन का शुद्ध नुकसान होता। यदि बड़े वाल्वों के साथ पिस्टन स्टीम इंजन होता है, तो पिस्टन कक्ष और बॉयलर के बीच बराबर होने के बाद दबाव बढ़ेगा। बीच में कुछ भी कटाई की गई शक्ति (और दबाव को वापस पकड़ना) के बीच एक व्यापार-बंद है और एक नोजल के माध्यम से भाप को जारी करना, एक नुकसान पैदा करता है। कैसे दबाव टरबाइन के माध्यम से वापस नहीं है, और अभी भी पंप के साथ तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा छोड़ रहा है?

— एसएफ।

मेरा मतलब है "रिडक्टियो एड एब्सर्डम": दो समान, सममित उपकरण लगाएं जो दोनों पंपों के रूप में कार्य कर सकते हैं और टर्बाइन के रूप में, एक तरफ उनके बीच में एक हीटर, दूसरी तरफ दाईं ओर एक रेडिएटर। उनके शाफ्ट कनेक्ट करें। आप इसे शुरुआती धक्का भी दे सकते हैं, ताकि एक में पानी पंप हो सके, जबकि दूसरा भाप से बाहर निकल जाए, लेकिन टॉर्क बाहर निकल जाएगा। विषमता कहाँ से आती है?

— एसएफ।

रुको ... मुझे लगता है कि मैं देख रहा हूँ जहाँ। मुझे यकीन नहीं है कि अगर मैं सही हूं तो अगर मैं कल्पना कर रहा हूं तो मुझे सही करें। पंप / टरबाइन टोक़ दबाव और मात्रा के लिए आनुपातिक है , बड़े पैमाने पर नहीं । दोनों सिरों पर दबाव समान (बराबर) होगा, लेकिन पानी की तुलना में बहुत अधिक भाप होगी, इसलिए पानी पंप भाप टरबाइन के 100 चक्कर प्रति एक चक्कर की तरह बना सकता है और अभी भी पानी (+ भाप) की मात्रा पर होगा गर्म पक्ष स्थिर रहेगा। एक ही दबाव में अधिक मात्रा = अधिक प्रयोग करने योग्य कार्य। मेरी मशीन को गियरबॉक्स की आवश्यकता होगी: स्टीम साइड अन्य जरूरतों की तुलना में कम टोक़ का उत्पादन करेगा, लेकिन अधिक आरपीएम।

— एसएफ।

"काम करने वाले वाष्प को तरल से संघनित करके टरबाइन आउटलेट पर दबाव कम किया जाता है और फीड पंप द्वारा आवश्यक ऊर्जा टरबाइन उत्पादन शक्ति का केवल 1% से 3% खर्च होती है और ये कारक चक्र के लिए उच्च दक्षता में योगदान करते हैं। " विकिपीडिया> पंप वह नहीं है जो टरबाइन द्वारा खिलाई जाने वाली शक्ति, बायलर / हीटिंग चरण है। एक तरल पदार्थ की ऊर्जा केवल पंप द्वारा बनाए गए दबाव से संग्रहीत नहीं होती है। इस प्रणाली में ऊर्जा बॉयलर / हीटिंग चरण द्वारा बनाई गई है, इसलिए पंप और टरबाइन के इनपुट के बीच वास्तव में एक मजबूत संबंध नहीं है।

— डोपेबोब ४३५

ऊर्जा संतुलन हीटिंग स्रोत और टरबाइन के बीच है। upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/be/… छवि में ऊष्मा स्रोत के पंप बनाम किन के डब्ल्यू-इन के आकार को देखें।

— डोपेबोब ४३५