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 real-life motoren te berekenen. Het is essentieel om deze twee cycli goed te begrijpen om uit te blinken in de thermodynamica en elk gebied 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 ten slotte het verschil tussen Carnot-cyclus en Rankine-cyclus.
Wat is Carnot Cycle?
Carnot-cyclus is een theoretische cyclus, die een warmtemotor beschrijft. Alvorens de Carnot-cyclus uit te leggen, hoeven er enkele termen te 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 op de omgeving. De temperatuur van het gas blijft constant.
2. Omkeerbare adiabatische expansie 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 piston blijft werken aan de omgeving.
3. Omkeerbare isotherme compressie - De motor wordt op de gootsteen geplaatst en maakt thermisch contact. Het gas wordt gecomprimeerd zodat de omgeving werk aan het systeem doet.
4. Omkeerbare adiabatische compressie - De motor wordt uit de gootsteen gehaald en geïsoleerd. De omgeving blijft werken aan het systeem.
In de Carnot-cyclus wordt de totale hoeveelheid werk gegeven door het verschil tussen het werk aan de omgeving (stap 1 en 2) en het werk door de omgeving (stap 3 en 4). Carnotcyclus 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 arbeid. 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 van een lage druk
2. Het verhitten van de hogedrukvloeistof tot een damp
3. De damp zet uit door een turbine die de turbine laat draaien, waardoor energie wordt opgewekt
4. De damp wordt in de condensor teruggekoeld.
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 zorgt voor de werking in reële omstandigheden.
• De efficiëntie van de Rankine-cyclus is altijd lager dan die van de Carnot-cyclus.
