Carnot vs Rankine-cyklus
Carnot-cyklus og Rankine-cyklus er to cyklusser, der diskuteres i termodynamik. Disse er omt alt under varmemotorer. Varmemotorer er enheder eller mekanismer, der bruges til at omdanne varme til arbejde. Carnot cyklus er en teoretisk cyklus, som giver den maksimale effektivitet, der kan opnås af en motor. Rankine cyklus er en praktisk cyklus, som kan bruges til at beregne virkelige motorer. Det er afgørende at have en ordentlig forståelse i disse to cyklusser for at udmærke sig inden for termodynamik og ethvert felt, der vedrører det. I denne artikel skal vi diskutere, hvad Carnot-cyklus og Rankine-cyklus er, deres definitioner, deres anvendelser, lighederne mellem Carnot-cyklus og Rankine-cyklus og endelig forskellen mellem Carnot-cyklus og Rankine-cyklus.
Hvad er Carnot Cycle?
Carnot-cyklus er en teoretisk cyklus, som beskriver en varmemotor. Før Carnot-cyklussen forklares, er der kun nogle få begreber, der skal defineres. Varmekilde er defineret som en konstant temperatur enhed, som vil give uendelig varme. Kølepladen er en konstant temperatur enhed, som vil absorbere uendelig mængde varme uden at ændre temperaturen. Motoren er enheden eller processen, som omdanner varme fra varmekilden til at arbejde. Carnot-cyklussen består af fire trin.
1. Reversibel isotermisk udvidelse af gassen - Motoren er termisk forbundet med kilden. I dette trin absorberer den ekspanderende gas varme fra kilden og virker på omgivelserne. Gassens temperatur forbliver konstant.
2. Reversibel adiabatisk udvidelse af gassen – Systemet er adiabatisk, hvilket betyder, at ingen varmeoverførsel er mulig. Motoren tages ud af kilden og isoleres. I dette trin absorberer gassen ingen varme fra kilden. Stemplet fortsætter med at arbejde på omgivelserne.
3. Reversibel isotermisk kompression - Motoren er placeret på vasken og termisk kontaktet. Gassen komprimeres, så omgivelserne arbejder på systemet.
4. Reversibel adiabatisk kompression – Motoren tages ud af vasken og isoleres. Omgivelserne fortsætter med at arbejde på systemet.
I Carnot-cyklussen er det samlede udførte arbejde givet ved forskellen mellem arbejdet udført på omgivelserne (trin 1 og 2) og arbejdet udført af omgivelserne (trin 3 og 4). Carnot-cyklus er den mest effektive varmemotor i teorien. Carnot-cyklussens effektivitet afhænger kun af temperaturerne på kilden og vasken.
Hvad er Rankine Cycle?
Rankine-cyklus er også en cyklus, som omdanner varme til arbejde. Rankine-cyklussen er en praktisk brugt cyklus til systemer, der består af en dampturbine. Der er fire hovedprocesser i Rankine-cyklussen
1. Bearbejdning af væske til højt tryk fra et lavt tryk
2. Opvarmningen af højtryksvæsken til en damp
3. Dampen udvider sig gennem en turbine, der drejer turbinen og genererer derved strøm
4. Dampen afkøles tilbage inde i kondensatoren.
Hvad er forskellen mellem Carnot Cycle og Rankine Cycle?
• Carnot-cyklus er en teoretisk cyklus, mens Rankine-cyklus er en praktisk.
• Carnot-cyklus sikrer maksimal effektivitet under ideelle forhold, men Rankine-cyklussen sikrer drift under virkelige forhold.
• Effektiviteten opnået af Rankine-cyklussen er altid lavere end Carnot-cyklussen.
