Carnot-vs.-Rankine-Zyklus
Carnot-Zyklus und Rankine-Zyklus sind zwei Zyklen, die in der Thermodynamik diskutiert werden. Diese werden unter Wärmekraftmaschinen besprochen. Wärmekraftmaschinen sind Geräte oder Mechanismen, die verwendet werden, um Wärme in Arbeit umzuwandeln. Der Carnot-Zyklus ist ein theoretischer Zyklus, der die maximale Effizienz angibt, die von einem Motor erreicht werden kann. Der Rankine-Zyklus ist ein praktischer Zyklus, der zur Berechnung realer Motoren verwendet werden kann. Es ist wichtig, diese beiden Zyklen richtig zu verstehen, um in der Thermodynamik und allen damit verbundenen Bereichen hervorragende Leistungen zu erbringen. In diesem Artikel werden wir diskutieren, was Carnot-Zyklus und Rankine-Zyklus sind, ihre Definitionen, ihre Anwendungen, die Ähnlichkeiten zwischen Carnot-Zyklus und Rankine-Zyklus und schließlich den Unterschied zwischen Carnot-Zyklus und Rankine-Zyklus.
Was ist der Carnot-Zyklus?
Carnot-Kreisprozess ist ein theoretischer Kreisprozess, der eine Wärmekraftmaschine beschreibt. Bevor der Carnot-Zyklus erklärt wird, müssen einige Begriffe definiert werden. Wärmequelle ist definiert als ein Gerät mit konstanter Temperatur, das unendliche Wärme liefert. Der Kühlkörper ist ein Gerät mit konstanter Temperatur, das unendlich viel Wärme absorbiert, ohne die Temperatur zu ändern. Der Motor ist das Gerät oder der Prozess, der Wärme von der Wärmequelle in Arbeit umwandelt. Der Carnot-Zyklus besteht aus vier Schritten.
1. Reversible isotherme Ausdehnung des Gases – Der Motor ist thermisch mit der Quelle verbunden. In diesem Schritt nimmt das expandierende Gas Wärme von der Quelle auf und wirkt auf die Umgebung ein. Die Temperatur des Gases bleibt konstant.
2. Reversible adiabatische Ausdehnung des Gases – Das System ist adiabat, was bedeutet, dass keine Wärmeübertragung möglich ist. Der Motor wird aus der Quelle genommen und isoliert. In diesem Schritt nimmt das Gas keine Wärme von der Quelle auf. Der Kolben verrichtet weiterhin Arbeit an der Umgebung.
3. Reversible isotherme Verdichtung – Der Motor wird auf die Spüle gestellt und thermisch kontaktiert. Das Gas wird komprimiert, sodass die Umgebung Arbeit am System verrichtet.
4. Reversible adiabatische Kompression – Der Motor wird aus dem Waschbecken genommen und isoliert. Die Umgebung arbeitet weiter am System.
Im Carnot-Zyklus ergibt sich die Gesamtarbeit aus der Differenz zwischen der Arbeit an der Umgebung (Schritt 1 und 2) und der Arbeit an der Umgebung (Schritt 3 und 4). Der Carnot-Zyklus ist theoretisch die effizienteste Wärmekraftmaschine. Die Effizienz des Carnot-Prozesses hängt nur von den Temperaturen von Quelle und Senke ab.
Was ist der Rankine-Zyklus?
Rankine-Kreisprozess ist auch ein Kreisprozess, der Wärme in Arbeit umwandelt. Der Rankine-Kreisprozess ist ein praktisch verwendeter Kreisprozess für Systeme, die aus einer Dampfturbine bestehen. Es gibt vier Hauptprozesse im Rankine-Zyklus
1. Das Verarbeiten einer Flüssigkeit von einem niedrigen Druck zu einem hohen Druck
2. Das Erhitzen des Hochdruckfluids zu Dampf
3. Der Dampf dehnt sich durch eine Turbine aus, die die Turbine dreht, und erzeugt dadurch Strom
4. Der Dampf wird im Kondensator zurückgekühlt.
Was ist der Unterschied zwischen dem Carnot-Zyklus und dem Rankine-Zyklus?
• Der Carnot-Zyklus ist ein theoretischer Zyklus, während der Rankine-Zyklus ein praktischer ist.
• Der Carnot-Zyklus gewährleistet die maximale Effizienz unter idealen Bedingungen, aber der Rankine-Zyklus gewährleistet den Betrieb unter realen Bedingungen.
• Der Wirkungsgrad des Rankine-Zyklus ist immer geringer als der des Carnot-Zyklus.
