Rankine cycle in hindi | रैंकिन चक्र परिभाषा, उपयोग, इस्तेमाल

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आज हम इस आर्टिकल में Rankine cycle के बारेमे जानने वाले है जिसका इस्तेमाल thermal power plant में मैकेनिकल उर्जा को इलेक्ट्रिकल उर्जा में बदलने के लिए किया जाता है |

Thermal power plant में दो तरह की cycle का इस्तेमाल किया जाता है एक है carnot vapor cycle और दूसरा rankine cycle दोनों चक्र के कुछ अपने फायदे और नुकसान है जो हम आज देखेने वाले है |

Rankine cycle in hindi (रैंकिन चक्र क्या है ?) :-

यह एक चक्र है जिसका इस्तेमाल थर्मल पावर प्लांट में है | इसमें boiler, turbine, condenser  और pump होता है | इस rankine cycle की बनावट हम निचे दिखाए गए चित्र में देख सकते है | साथी साथ (T – S ) diagram को भी देख सकते है | Rankine cycle की प्रक्रिया किस तरह होती है और cycle की पूरी analyasis हम निचे देखेंगे |

Objective of vapour power cycle (वेपर पॉवर साइकिल के उद्देश्य) :-

पुरे इंजीनियरिंग क्षेत्र का विचार किया जाये तो इसका एक ही उद्देश्य है जो की enegry को एक रूप से दुसरे रूप में रूपांतरित करना | जैसे जैसे मानव प्रगति कर रहा है वैसे ही उसकी जरूरते भी बढ़ रही है उसके लिए mechanical और electrical power की जरुरत भी बढ़ रही है |

अगर power generation का विचार किया जाये तो उसमे कुछ बोहोत महत्वपूर्ण यंत्र है जैसे की steam power plant, gas turbine power plant, wind energy power plant, thermo-electric और geotharmal power plant, और I.C engine power plant, nuclear power plant  इन सबका इस्तेमाल होता है |

जो ऊष्मप्रवैगिकी चक्र (thermodynamic cycle) होते है उनमे जिनमे vapour का इस्तेमाल किया जाता है उन्हें vapour power cycle कहा जाता है |

ज्यादा steam का vapour की तौर पर इस्तेमाल किया जाता है पॉवर प्लांट में और इस पॉवर प्लांट को steam power plant कहा जाता है |

Basic components of steam power plant (भाप बिजली संयंत्र के बुनियादी घटक) :-

निचे दिखाए चित्र में हम बेसिक steam power plant का चित्र देख सकते है |

Rankine cycle in hindi showing turbine, boiler, pump , condenser
Rankine cycle in hindi | रैंकिन चक्र

1) Steam boiler (स्टीम बायलर ):-

यह एक पानी से भाप बनाने का पात्र होता है, boiler में fuel याने ईंधन जैसे की coal और oil को जलाया जाता है | combustion की वजह से heat energy उत्पन्न हो जाती है, उसके बाद इसी heat energy का इस्तेमाल करके पानी को भाप में बदला जाता है |

2) Steam turbine (स्टीम टर्बाइन):-

Steam boiler में उत्पन्न होने वाली भाप को steam turbine में दिया जाता है | इसमे बोहोर ज्यादा presure होता है इसमे भाप में की उर्जा की मदद से turbine को घुमाया जाता है और mechanical energy का रूपांतर electrical energy में किया जाता है |

3) Condenser (कंडेनसर) :-

Steam turbine से निकलने वाली भाप फिर भाप की गर्मी को कम करने वाले यंत्र से गुजरती है उसे ही consdenser कहा जाता है | cooling water की मदद से उस गरम heat हो ठंडा किया जाता है, condensed steam को condensateकहा जाता है |

4) Feed pump (फीड पंप) :-

कंडेंसर से आने वाले condensate का pressure feed pump की मदद से बढाया जाता है यह pressure boiler pressure तक बढाया जाता है |

यहाँ पर thermodynamic cycle पूरा हो जाता है |

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Rankine cycle working process (रैंकिन चक्र कार्य प्रक्रिया ):-

निचे दिखाए चित्र में हम rankine cycle का चित्र और (p-v), (T-S) चित्र को भी देख सकते है | इस cycle में 4 process है जो निचे दिए गए है |

Rankine cycle in hindi showing pump, condenser, turbine, boiler
Rankine cycle in Hindi | रैंकिन चक्र

Process (1 – 2 ) :-

इस प्रक्रिया में feed water को दबाव के साथ boiler में पहुचाया जाता है इसके लिए feed pump का इस्तेमाल किया जाता है | pressure Pb से P1 में स्थानांतरण हो जाता है |

Process (2 – 3 ) :-

इस प्रक्रिया में feed water को steam याने भाप में बदला जाता है और इसका pressure एकसमान याने की boiler pressure P1 जितना होता है |इसमे जो heat उत्पन्न होती है वो q1 है |

Process (3 – 4 ) :-

इसमे steam का आइसेंट्रोपिक (isentropic) expansion होता है यह सब boiler pressure पर ही होता है | इसमे turbine work WT होता है |

Process (4 – 1 ):-

steam एकसमान दबाव पब Pb पर condensed हो जाती है | इसी प्रक्रिया में steam की heat को cooling water की मदद से बाहर निकाला जाता है |

Rankine cycle in hindi | T-S diagram for rankine cycle
Rankine cycle in hindi | T-S diagram for rankine cycle

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Analysis of Rankine cycle (रैंकिन चक्र का विश्लेषण ) :-

मान लीजिए 1 kg की भाप cycle में से जा रही है तब |
Rankine cycle in hindi | p-v diagram for rankine cycle
Rankine cycle in Hindi | p-v diagram for Rankine cycle
1) Process (2 – 3 ) in boiler  :

Heat supplied,    q1 =  ( h3 – h2 )

Process ( 3 – 4 ) in turbine :

Turbine work, WT =  ( h3 – h4 )

Process (4 – 1 ) in condenser :

Heat rejected to cooling tower, qr =  ( h4 -h1 )

Process ( 1 – 2 ) in feed pump :

pump work  =  ( h2 – h1 )

pump work  =  ∫ -v dp

image 

Magnitude of wp   =  v (p1 – pb)
Specific volume of water,    v =0.001m³/kg . if pressure are measured in bar, then
                                 wp = 0.001 (p1 – pb) x 10^5 Nm/kg or j/kg
                                 wp =  [0.001 (p1 – pb) x 10^5]/1000 kj/kg
                                 wp = [(p1-pb) / 10] kj/kg = (h2 – h1)
shaft works, ws
                                ws=wt-wp         or      ws=(h3 – h4) – (h2 – h1)

The efficiency of Rankine cycle, η R (रैंकिन चक्र की क्षमता):-

η R = shaft work ws /  Heat supplied qi
       = (h3 – h4) – (h2 – h1)  / (h3 – h2)

Steam rate or specific steam consumption (भाप दर या विशिष्ट भाप खपत):-

 Steam rate , S.R  = 3600 / ws =3600/(h3 – h4)  –  (h2 – h1) kg/Kh

Advantages of rankine cycle over carnot cycle (कारनोत चक्र के मुकाबले रैंकिन चक्र के फायदे ) :-

  1. steam power plant में carnot cycle का इस्तेमाल नहीं किया जाता है | कुछ कारणों की वजह से ऐसा करना संभव नहीं है | लेकिन rankine cycle को आसानी से develope किया जा सकता है ओए अछे से इस्तेमाल किया जा सकता है |
  2. Carnot cycle में superheated steam का इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है लेकिन रैंकिन चक्र में हम super heat steam का इस्तेमाल भी कर सकते है |
  3. Rankine cycle में work ratio भी बोहोत ज्यादा है carnot cycle के मुकाबले |
  4. Rankine cycle में का Steam rate (S.R) carnot cycle से कम है |
  5. इसकी वजह से tharmal efficicnecy अछि हो जाती है |
  6. Turbine का output बढ़ता है |

Disadvantages of rankine cycle (रैंकिन चक्र के नुकसान ) :-

  1. Reahetar और उसके लम्बे पाइप की वजह से आकार और मूल्य बढ़ जाता है |
  2. Condenser का आकार भी बढ़ जाता है |
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