Carnot vs Rankine-cyclus
Carnot-cyclus en Rankine-cyclus zijn twee cycli die in de thermodynamica worden besproken. Deze worden besproken onder warmtemotoren. Warmtemotoren zijn apparaten of mechanismen die worden gebruikt om warmte om te zetten in werk. Carnot-cyclus is een theoretische cyclus, die het maximale rendement geeft dat door een motor kan worden verkregen. Rankine-cyclus is een praktische cyclus die kan worden gebruikt om echte motoren te berekenen. Het is van vitaal belang om een goed begrip te hebben van deze twee cycli om uit te blinken in de thermodynamica en elk veld dat daarmee verband houdt. In dit artikel gaan we bespreken wat Carnot-cyclus en Rankine-cyclus zijn, hun definities, hun toepassingen, de overeenkomsten tussen Carnot-cyclus en Rankine-cyclus, en tenslotte het verschil tussen Carnot-cyclus en Rankine-cyclus.
Wat is Carnot-cyclus?
Carnot-cyclus is een theoretische cyclus, die een warmtemotor beschrijft. Voordat de Carnot-cyclus wordt uitgelegd, moeten er enkele termen worden gedefinieerd. Warmtebron wordt gedefinieerd als een apparaat met constante temperatuur, dat oneindige warmte zal leveren. Het koellichaam is een apparaat met constante temperatuur, dat een oneindige hoeveelheid warmte zal absorberen zonder de temperatuur te veranderen. De motor is het apparaat of het proces dat warmte van de warmtebron omzet in werk. De Carnot-cyclus bestaat uit vier stappen.
1. Omkeerbare isotherme uitzetting van het gas - De motor is thermisch verbonden met de bron. In deze stap neemt het uitzettende gas warmte op van de bron en werkt het wel aan de omgeving. De temperatuur van het gas blijft constant.
2. Omkeerbare adiabatische uitzetting van het gas - Het systeem is adiabatisch, wat betekent dat er geen warmteoverdracht mogelijk is. De motor wordt uit de bron gehaald en geïsoleerd. In deze stap neemt het gas geen warmte op van de bron. De zuiger blijft werken aan de omgeving.
3. Omkeerbare isotherme compressie - De motor wordt op de gootsteen geplaatst en thermisch in contact gebracht. Het gas wordt gecomprimeerd zodat de omgeving aan het systeem werkt.
4. Omkeerbare adiabatische compressie - De motor wordt uit de gootsteen gehaald en geïsoleerd. De omgeving blijft aan het systeem werken.
In de Carnot-cyclus wordt het totale werk gegeven door verschil tussen het werk aan de omgeving (stap 1 en 2) en het werk aan de omgeving (stap 3 en 4). Carnot-cyclus is in theorie de meest efficiënte warmtemotor. De efficiëntie van de Carnot-cyclus hangt alleen af van de temperaturen van de bron en de gootsteen.
Wat is Rankine Cycle?
Rankine-cyclus is ook een cyclus, die warmte omzet in werk. De Rankine-cyclus is een praktisch gebruikte cyclus voor systemen bestaande uit een dampturbine. Er zijn vier hoofdprocessen in de Rankine-cyclus
1. De werking van vloeistof in hoge druk vanuit lage druk
2. Het verwarmen van de hogedrukvloeistof tot een damp
3. De damp zet uit door een turbine die de turbine laat draaien en daarbij energie opwekt
4. De damp wordt teruggekoeld in de condensor.
Wat is het verschil tussen Carnot Cycle en Rankine Cycle?
• Carnot-cyclus is een theoretische cyclus, terwijl de Rankine-cyclus een praktische is.
• Carnot-cyclus zorgt voor maximale efficiëntie onder ideale omstandigheden, maar de Rankine-cyclus verzekert de werking in reële omstandigheden.
• De efficiëntie die wordt verkregen door de Rankine-cyclus is altijd lager dan die van de Carnot-cyclus.
