كارنو مقابل دورة رانكين
دورة كارنو ودورة رانكين هما دورتان تمت مناقشتهما في الديناميكا الحرارية. تتم مناقشة هذه في إطار المحركات الحرارية. المحركات الحرارية هي أجهزة أو آليات تستخدم لتحويل الحرارة إلى عمل. دورة كارنو هي دورة نظرية تعطي أقصى قدر من الكفاءة التي يمكن أن يحصل عليها المحرك. دورة رانكين هي دورة عملية يمكن استخدامها لحساب المحركات الواقعية. من الأهمية بمكان أن يكون لديك فهم مناسب لهاتين الدورتين من أجل التفوق في الديناميكا الحرارية وأي مجال متعلق بها. في هذه المقالة ، سنناقش ماهية دورة كارنو ودورة رانكين ، وتعريفاتهما ، وتطبيقاتهما ، وأوجه التشابه بين دورة كارنو ودورة رانكين ، وأخيرًا الفرق بين دورة كارنو ودورة رانكين.
ما هي دورة كارنو؟
دورة كارنو هي دورة نظرية تصف المحرك الحراري. قبل شرح دورة كارنو ، يجب تحديد بعض المصطلحات. يتم تعريف مصدر الحرارة على أنه جهاز درجة حرارة ثابتة ، والذي سيوفر حرارة غير محدودة. المشتت الحراري عبارة عن جهاز درجة حرارة ثابتة ، والذي سيمتص كمية لا نهائية من الحرارة دون تغيير درجة الحرارة. المحرك هو الجهاز أو العملية التي تحول الحرارة من مصدر الحرارة إلى العمل. تتكون دورة كارنو من أربع خطوات.
1. التمدد العكسي للحرارة للغاز - المحرك متصل حرارياً بالمصدر. في هذه الخطوة ، يمتص الغاز المتوسع الحرارة من المصدر ويعمل على المناطق المحيطة. تبقى درجة حرارة الغاز ثابتة.
2. تمدد ثابت ثابت للغاز - النظام ثابت الحرارة مما يعني عدم إمكانية نقل الحرارة. يتم إخراج المحرك من المصدر وعزله. في هذه الخطوة ، لا يمتص الغاز أي حرارة من المصدر. يواصل المكبس القيام بالعمل المحيط.
3. ضغط متساوي الحرارة عكسي - يوضع المحرك على الحوض ويتلامس حرارياً. يتم ضغط الغاز بحيث يعمل المحيط على النظام.
4. ضغط ثابت قابل للانعكاس - يتم إخراج المحرك من الحوض وعزله. يستمر المحيط في العمل على النظام.
في دورة كارنو ، يُعطى إجمالي العمل المنجز بالاختلاف بين العمل المنجز في المناطق المحيطة (الخطوة 1 و 2) والعمل الذي تقوم به المناطق المحيطة (الخطوة 3 و 4). دورة كارنو هي المحرك الحراري الأكثر كفاءة من الناحية النظرية. تعتمد كفاءة دورة كارنو فقط على درجات حرارة المنبع والمغسلة.
ما هي دورة رانكين؟
دورة رانكين هي أيضًا دورة تحول الحرارة إلى عمل. دورة رانكين هي دورة مستخدمة عمليًا للأنظمة التي تتكون من توربين بخاري. هناك أربع عمليات رئيسية في دورة رانكين
1. عمل السائل في ضغط مرتفع من ضغط منخفض
2. تسخين سائل الضغط العالي إلى بخار
3. يتمدد البخار من خلال التوربين الذي يدير التوربين ، وبالتالي يولد الطاقة
4. يتم تبريد البخار مرة أخرى داخل المكثف.
ما الفرق بين دورة كارنو ودورة رانكين؟
• دورة كارنو هي دورة نظرية بينما دورة رانكين عملية.
• دورة كارنو تضمن أقصى قدر من الكفاءة في ظل الظروف المثالية ، لكن دورة رانكين تضمن التشغيل في الظروف الحقيقية.
• الكفاءة التي حصلت عليها دورة رانكين دائمًا أقل من دورة كارنو.
