র‍্যাঙ্কিন চক্র: এটি কী? (আদর্শ বনাম বাস্তব + T-s ডায়াগ্রাম)

Rankine চক্র কী?

Rankine চক্র হল একটি মেকানিকাল চক্র, যা পাওয়ার প্ল্যান্টগুলিতে সাধারণত বাষ্পের চাপ শক্তিকে বাষ্প টারবাইনের মাধ্যমে মেকানিকাল শক্তিতে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়। Rankine চক্রের প্রধান উপাদানগুলি হল ঘূর্ণমান বাষ্প টারবাইন, বয়লার পাম্প, স্থির কনডেনসার এবং বয়লার।

একটি বয়লার ব্যবহৃত হয় টারবাইনের প্রয়োজন অনুযায়ী প্রয়োজনীয় চাপ এবং তাপমাত্রায় বাষ্প তৈরির জন্য পানি উত্তপ্ত করার জন্য।

টারবাইন থেকে বাষ্প রেডিয়াল বা অ্যাক্সিয়াল ফ্লো কনডেনসারে প্রেরণ করা হয়, যেখানে বাষ্প কনডেনসেটে পরিণত হয় এবং পুনরায় বয়লারে প্রেরণ করা হয় বয়লার পাম্পের মাধ্যমে আবার উত্তপ্ত করার জন্য।

আমরা একটি সাধারণ পাওয়ার প্ল্যান্ট চক্রের দিকে একটু ফিরে গেলে এই বিষয়টি বেশি বোঝা যাবে।

সাধারণ পাওয়ার প্ল্যান্ট চক্র

পাওয়ার প্ল্যান্টগুলিতে বাষ্প চক্র ব্যবহার করে তাপ উৎপাদন করা হয়, যেখানে কয়লা, লিগনাইট, ডিজেল, ভারী ফার্নেস তেল প্রভৃতি জ্বালানি ব্যবহৃত হয়। বাষ্প পাওয়ার চক্রের প্রবাহ স্কিম নিম্নে দেওয়া হল:

সম্পূর্ণ পাওয়ার প্ল্যান্টটি নিম্নলিখিত উপ-পদ্ধতিগুলিতে বিভক্ত করা যায়।

• উপ-পদ্ধতি A: পাওয়ার প্ল্যান্টের (টারবাইন, কনডেনসার, পাম্প, বয়লার) প্রধান উপাদানগুলি শক্তি উৎপাদনের জন্য শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।

• উপ-পদ্ধতি B: স্ট্যাক/চিমনি হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়, যা থেকে অপব্যবহৃত গ্যাস বায়ুতে ছাড়া হয়।

• উপ-পদ্ধতি C: মেকানিকাল শক্তিকে তড়িৎ শক্তিতে রূপান্তর করার জন্য একটি তড়িৎ জেনারেটর হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়।

• উপ-পদ্ধতি D: কনডেনসারে প্রত্যাখ্যাত বাষ্পের তাপ শোষণ করার জন্য একটি ঠাণ্ডা পানি পদ্ধতি হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয় এবং বাষ্পকে তরল (কনডেনসেট) রূপে পরিণত করে।

আমরা এই পাওয়ার প্ল্যান্ট চক্রের মধ্যে সেই উপ-পদ্ধতি বিশ্লেষণ করব যা Rankine চক্রের সাথে সম্পর্কিত।

Carnot চক্রের সাথে সম্পর্কিত অনেক বাস্তব সীমাবদ্ধতা সুবিধাজনকভাবে Rankine চক্রে অতিক্রম করা যায়।

আদর্শ Rankine চক্র

একটি বাষ্প চক্রে, যদি কাজের তরল বিভিন্ন উপাদানের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয় বিপরীততা এবং ঘর্ষণ চাপ হ্রাস ছাড়া, তাহলে চক্রটিকে আদর্শ Rankine চক্র বলা হয়।

Rankine চক্র হল সব পাওয়ার প্ল্যান্টের মৌলিক পরিচালনা চক্র, যেখানে কাজের তরল স্থায়ীভাবে তরল থেকে বাষ্প এবং বাষ্প থেকে তরল পরিবর্তন করে।

(p-h) এবং (T-s) ডায়াগ্রামগুলি Rankine চক্রের কাজের বোঝার জন্য সহায়ক, এছাড়াও নিম্নলিখিত বর্ণনা দেওয়া হল:

1-2-3 স্থির চাপে তাপ স্থানান্তর বা বয়লারে স্থির চাপে তাপ যোগ

বয়লার হল একটি বড় তাপ বিনিময়কারী, যেখানে কয়লা, লিগনাইট, বা তেল জ্বালানি থেকে তাপ প্রত্যক্ষভাবে বয়লারে পানিতে স্থির চাপে স্থানান্তর করে। পানি বয়লার ফিড পাম্প থেকে বয়লারে প্রবেশ করে এবং স্থিতিশীল অবস্থা-১ থেকে স্থিতিশীল তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হয়, যা T-s ডায়াগ্রামে অবস্থা-৩ হিসাবে দেখানো হয়।

বয়লারে শক্তি সাম্য বা বাষ্প উৎপাদকে যোগ করা শক্তি,
qin= h3-h1

3-4 এনট্রপি স্থির বিস্তার বা টারবাইনে এনট্রপি স্থির বিস্তার

বয়লার থেকে বাষ্প টারবাইনে প্রবেশ করে অবস্থা-৩ থেকে, যেখানে এটি টারবাইনের স্থির এবং ঘূর্ণমান ব্লেডের উপর এনট্রপি স্থিরভাবে বিস্তারিত হয় এবং টারবাইন শাফ্টের মেকানিকাল ঘূর্ণনের আকারে কাজ উৎপাদন করে, যা তড়িৎ জেনারেটরের সাথে সংযুক্ত থাকে।
টারবাইন দ্বারা সরবরাহকৃত কাজ (পরিবেশের সাথে তাপ স্থানান্তর উপেক্ষা করে)
Wturbine out= h