Rankine چکل: کیا یہ ہے؟ (ایڈیئل مقابل اصل + T-s نقشہ)

Rankine Cycle کیا ہے?

Rankine Cycle ایک مکینکل سائکل ہے جو عام طور پر بجلی کی فیکٹریوں میں استعمال ہوتا ہے تاکہ بھیپ کے دباؤ کی توانائی کو بھیپ ٹربائنز کے ذریعے مکینکل توانائی میں تبدیل کیا جا سکے۔ Rankine Cycle کے اہم حصے میں گردان بھیپ ٹربائن، بوئلر پمپ، مستقل کنڈینسر، اور بوئلر شامل ہوتے ہیں۔

بوئلر کا استعمال بھیپ کے لیے پانی کو درکار دباؤ اور درجہ حرارت پر گرم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔

ٹربائن کا نکاسی کنڈینسر کو رادیال یا ایکسیل کے لیے ہدایت کیا جاتا ہے تاکہ بھیپ کو کنڈینس کیا جا سکے اور پھر دوبارہ بوئلر میں گرم کرنے کے لیے پمپ کیا جا سکے۔

اگر ہم ایک قدم پیچھے ہٹیں تو ایک معمولی بجلی کی فیکٹری کے سائکل کی صورت کو سمجھنا زیادہ معقول ہوگا۔

معمولی بجلی کی فیکٹری کا سائکل

بجلی کی تولید کوئلہ، لیگنائٹ، ڈیزل، ہیوی فرن آئل وغیرہ کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ بخار کے سائکل کا فلو سکیم نیچے دیا گیا ہے:

پوری بجلی کی فیکٹری کو نیچے دیے گئے ذیلی نظاموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

• ذیلی نظام A: بجلی کی فیکٹری کے (ٹربائن، کنڈینسر، پمپ، بوئلر) اہم حصوں کے طور پر طبقہ بندی کیا گیا ہے۔

• ذیلی نظام B: چمچم سے طبقہ بندی کیا گیا ہے، جہاں سے فضائی نکاسی کی جاتی ہے۔

• ذیلی نظام C: الیکٹرک جنریٹر کے طور پر طبقہ بندی کیا گیا ہے جو مکینکل توانائی کو الیکٹرک توانائی میں تبدیل کرتا ہے۔

• ذیلی نظام D: کنڈینسر میں ردعمل شدہ بھیپ کے گرمی کو اپنے اندر لینے والے پانی کے سستی نظام کے طور پر طبقہ بندی کیا گیا ہے۔

ہم اس بجلی کی فیکٹری کے سائکل کے ذیلی نظام کا تجزیہ کریں گے جو Rankine سائکل سے متعلق ہے۔

Carnot سائکل کے متعلق کئی عملی محدودیات کو Rankine سائکل میں آسانی سے دور کیا جا سکتا ہے۔

Ideal Rankine Cycle

بخار کے سائکل میں، اگر کام کرنے والے مائع کو کسی بھی بجلی کی فیکٹری کے مختلف حصوں سے گزرنا ہو اور اس کے ساتھ غیر معاودہ اور دباؤ کا خراب ہونا ہو تو اسے Ideal Rankine Cycle کہا جاتا ہے۔

Rankine سائکل تمام بجلی کی فیکٹریوں کا بنیادی کام کرنے والا سائکل ہے جہاں کام کرنے والا مائع مستقل طور پر مائع سے بھیپ میں اور اس کے عکس میں تبدیل ہوتا ہے۔

(p-h) اور (T-s) ڈیاگرام Rankine سائکل کے کام کو سمجھنے میں مفید ہیں:

1-2-3 Isobaric Heat Transfer یا بوئلر میں مستقل دباؤ کے تحت گرمی کا اضافہ

بوئلر ایک بڑا گرمی کا تبادلہ ہوتا ہے جہاں کوئلہ، لیگنائٹ یا تیل جیسے گرمی کو منتقل کرنے والے مواد پانی کو مستقل دباؤ پر گرم کرتے ہیں۔ پانی بوئلر پمپ سے داخل ہوتا ہے اور T-s ڈیاگرام میں دکھایا گیا ہے کہ یہ ڈھانچہ 3 کی حالت میں پہنچتا ہے۔

بوئلر میں توانائی کا بalance یا بھیپ جنریٹر میں شامل ہونے والی توانائی،
qin= h3-h1

3-4 Isentropic Expansion یا ٹربائن میں isentropic expansion

بوئلر کے آؤٹ لیٹ سے بھیپ ٹربائن میں داخل ہوتی ہے جہاں یہ ٹربائن کے متحرک اور مستقل برگ پر isentropically expand ہوتی ہے تاکہ مکینکل کام کی شکل میں ٹربائن کے شافٹ کی گردش کو تیار کیا جا سکے۔
ٹربائن سے فراہم کی گئی کام (حاشیہ کے ساتھ گرمی کے تبادلے کو نظر انداز کرتے ہوئے)
Wturbine out= h3-h4

4-5 Isobaric Heat Rejection یا کنڈینسر میں مستقل دباؤ کے تحت گرمی کا ردعمل

حالت-4 پر بھیپ کنڈینسر میں داخل ہوتی ہے۔ کنڈینسر میں فیز کا تبدیل ہونا ہوتا ہے کیونکہ بھیپ کو کنڈینسر کے ٹیوبز کے ذریعے گردش کرتے ہوئے پانی کے فلو کو گرمی منتقل کرتے ہوئے مائع میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ کنڈینسر میں فیز کا تبدیل ہونا ہوتا ہے اور کام کرنے والا مائع کنڈینسر سے باہر نکلتا ہے اور یہ مائع کی حالت میں ہوتا ہے اور یہ 5 کے طور پر نشان زد کیا جاتا ہے۔
کنڈینسر میں ردعمل کی گئی گرمی، qout= h4-h5

اینعام