Carnot vs Rankine döngüsü
Carnot çevrimi ve Rankine çevrimi, termodinamikte tartışılan iki çevrimdir. Bunlar ısı motorları altında tartışılmaktadır. Isı motorları, ısıyı işe dönüştürmek için kullanılan cihazlar veya mekanizmalardır. Carnot çevrimi, bir motorun elde edebileceği maksimum verimi veren teorik bir çevrimdir. Rankine çevrimi, gerçek hayattaki motorları hesaplamak için kullanılabilecek pratik bir çevrimdir. Termodinamikte ve onunla ilgili herhangi bir alanda üstünlük sağlamak için bu iki döngüde doğru bir anlayışa sahip olmak hayati önem taşır. Bu yazıda Carnot çevrimi ve Rankine çevriminin ne olduğunu, tanımlarını, uygulamalarını, Carnot çevrimi ile Rankine çevrimi arasındaki benzerlikleri ve son olarak Carnot çevrimi ile Rankine çevrimi arasındaki farkı tartışacağız.
Carnot Döngüsü Nedir?
Carnot çevrimi, bir ısı motorunu tanımlayan teorik bir çevrimdir. Carnot döngüsünü açıklamadan önce birkaç terimin tanımlanması gerekir. Isı kaynağı, sonsuz ısı sağlayacak sabit sıcaklıklı bir cihaz olarak tanımlanır. Soğutucu, sıcaklığı değiştirmeden sonsuz miktarda ısıyı emen sabit bir sıcaklık cihazıdır. Motor, ısı kaynağından gelen ısıyı işe dönüştüren cihaz veya işlemdir. Carnot döngüsü dört adımdan oluşur.
1. Gazın tersinir izotermal genleşmesi – Motor, kaynağa termal olarak bağlıdır. Bu adımda, genleşen gaz kaynaktan ısıyı emer ve çevre üzerinde iş yapar. Gazın sıcaklığı sabit kalır.
2. Gazın tersinir adyabatik genleşmesi – Sistem adyabatiktir, yani ısı transferi mümkün değildir. Motor kaynağından çıkarılır ve yalıtılır. Bu adımda gaz, kaynaktan herhangi bir ısı emmez. Piston çevrede iş yapmaya devam ediyor.
3. Tersinir izotermal sıkıştırma - Motor lavabonun üzerine yerleştirilir ve termal olarak temas ettirilir. Gaz sıkıştırılır, böylece çevre sistem üzerinde iş yapar.
4. Tersinir adyabatik sıkıştırma - Motor lavabodan çıkarılır ve yalıtılır. Çevredekiler sistem üzerinde çalışmaya devam ediyor.
Carnot çevriminde, yapılan toplam iş, çevre üzerinde yapılan iş (adım 1 ve 2) ile çevre tarafından yapılan iş (adım 3 ve 4) arasındaki farkla verilir. Carnot çevrimi teoride en verimli ısı motorudur. Carnot döngüsünün verimliliği yalnızca kaynağın ve lavabonun sıcaklıklarına bağlıdır.
Rankine Döngüsü Nedir?
Rankine çevrimi aynı zamanda ısıyı işe çeviren bir çevrimdir. Rankine çevrimi, buhar türbininden oluşan sistemler için pratik olarak kullanılan bir çevrimdir. Rankine döngüsünde dört ana süreç vardır
1. Sıvının düşük basınçtan yüksek basınca çalışması
2. Yüksek basınçlı sıvının bir buhara ısıtılması
3. Buhar, türbini döndüren bir türbin boyunca genişler, böylece güç üretir
4. Buhar, kondenserin içinde tekrar soğutulur.
Carnot Döngüsü ile Rankine Döngüsü arasındaki fark nedir?
• Carnot çevrimi teorik bir çevrimdir, Rankine çevrimi ise pratik bir çevrimdir.
• Carnot çevrimi ideal koşullar altında maksimum verimliliği sağlar, ancak Rankine çevrimi gerçek koşullarda çalışmayı sağlar.
• Rankine çevrimiyle elde edilen verim her zaman Carnot çevriminden daha düşüktür.
