ব্রায়টন চক্র: প্রক্রিয়া, দক্ষতা, অ্যাপ্লিকেশন, অনুশীলন - শারীরিক - 2025

Brayton চক্র একটি তাপগতীয় চক্র চারটি প্রসেস নিয়ে গঠিত এবং একটি গ্যাস হিসাবে একটি সংকোচনশীল তাপগতীয় তরল যেমন প্রয়োগ করা হয়। এটির প্রথম উল্লেখটি 18 তম শতাব্দীর শেষের দিকে, যদিও এটি জেমস জোল প্রথম উত্থাপন করার কিছু সময় আগে ছিল। এ কারণেই এটি জোল চক্র নামেও পরিচিত।

এটি নিম্নলিখিত ধাপগুলি নিয়ে গঠিত, যা চিত্র 1-তে চাপ-ভলিউম ডায়াগ্রামে সুবিধামত চিত্রিত হয়েছে: অ্যাডিয়াব্যাটিক সংক্ষেপণ (কোনও তাপের বিনিময় হয় না), আইসোবারিক সম্প্রসারণ (ধ্রুবক চাপে ঘটে), অ্যাডিয়াব্যাটিক সম্প্রসারণ (কোনও তাপই এক্সচেঞ্জ হয় না) এবং আইসোবারিক সংকোচন (ধ্রুবক চাপে ঘটে)

চিত্র 1. ব্রেটন চক্র। সূত্র: স্বনির্মিত।

প্রক্রিয়া এবং বিবরণ

ব্রেটন চক্রটি আদর্শ থার্মোডাইনামিক চক্র যা বৈদ্যুতিক শক্তি উত্পাদন এবং বিমান ইঞ্জিনে উত্পাদনের জন্য ব্যবহৃত গ্যাস টারবাইন এবং বায়ু-জ্বালানী মিশ্রণের থার্মোডাইনামিক অপারেশনকে ব্যাখ্যা করার জন্য সবচেয়ে ভাল প্রয়োগ করা হয়।

চিত্র 2. টারবাইন ডায়াগ্রাম এবং প্রবাহের স্তর। সূত্র: স্বনির্মিত।

উদাহরণস্বরূপ, টারবাইন অপারেশনে অপারেটিং গ্যাস প্রবাহের বেশ কয়েকটি স্তর রয়েছে, যা আমরা নীচে দেখব।

স্বীকারোক্তি

এটি পরিবেষ্টিত তাপমাত্রায় বাতাসের প্রবেশ এবং টারবাইন খোলার খোলার মাধ্যমে চাপ নিয়ে গঠিত।

সঙ্কোচন

টারবাইন সংকোচকারী বিভাগে স্থির ব্লেডগুলির বিরুদ্ধে ব্লেড ঘোরানো দ্বারা বায়ু সংকুচিত হয়। এই সংকোচনটি এত দ্রুত যে কার্যত কোনও তাপ এক্সচেঞ্জ নেই, সুতরাং এটি ব্রায়ন চক্রের অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়া এবি দ্বারা মডেল করা হয়েছে। সংকোচকারী ছেড়ে যাওয়া বাতাস তার চাপ এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি করেছে।

জ্বলন

বায়ুটি প্রোপেন গ্যাস বা পালভারাইজড জ্বালানীর সাথে মিশ্রিত হয় যা দহন চেম্বারের ইনজেক্টরগুলির মাধ্যমে প্রবর্তিত হয়। মিশ্রণ দহন একটি রাসায়নিক বিক্রিয়া উত্পাদন করে।

এই প্রতিক্রিয়া হ'ল তাপটি যা তাপমাত্রা বৃদ্ধি করে এবং ধ্রুবক চাপে জ্বলন চেম্বারে প্রসারণকারী গ্যাস কণার গতিবেগ শক্তি সরবরাহ করে। ব্রায়টন চক্রের এই ধাপটি বিসি প্রক্রিয়াটির সাথে মডেল করা হয় যা ধ্রুব চাপে ঘটে।

সম্প্রসারণ

টারবাইন নিজেই বিভাগে, বায়ু টারবাইন ব্লেড বিরুদ্ধে প্রসারিত অবিরত, এটি ঘূর্ণায়মান এবং যান্ত্রিক কাজ উত্পাদন করে। এই পদক্ষেপে, বায়ু তার তাপমাত্রা কমিয়ে দেয় তবে বাস্তবে পরিবেশের সাথে তাপের বিনিময় ছাড়াই।

ব্রেটন চক্রে এই পদক্ষেপটি সিডি অ্যাডিয়াব্যাটিক সম্প্রসারণ প্রক্রিয়া হিসাবে সিমুলেটেড হয়। টারবাইন কাজের কিছু অংশ কমপ্রেসারে স্থানান্তরিত হয় এবং অন্যটি জেনারেটর বা প্রোপেলার চালাতে ব্যবহৃত হয়।

অব্যাহতি

বহির্মুখী বায়ু পরিবেষ্টিত চাপের সমান স্থির চাপে থাকে এবং বাহ্যিক বায়ুর বিশাল ভরগুলিতে তাপ স্থানান্তর করে, যাতে অল্প সময়ের মধ্যে এটি খাঁড়িযুক্ত বাতাসের সমান তাপমাত্রা গ্রহণ করে। ব্রেটন চক্রের এই ধাপটি ধ্রুবক চাপ ডিএ প্রক্রিয়া সহ অনুকরণ করা হয়, থার্মোডাইনামিক চক্রটি বন্ধ করে দেওয়া হয়।

তাপমাত্রা, তাপ এবং চাপের ক্রিয়া হিসাবে দক্ষতা

আমরা ব্রেটন চক্রের দক্ষতা গণনা করার প্রস্তাব দিই, যার জন্য আমরা এর সংজ্ঞা থেকে শুরু করি।

তাপ ইঞ্জিনে, দক্ষতা সংজ্ঞায়িত করা হয় মেশিন দ্বারা সরবরাহ করা তাপ শক্তি দ্বারা বিভক্ত নেট কাজ হিসাবে।

থার্মোডিনামিক্সের প্রথম নীতিতে বলা হয়েছে যে তাপীয়তা তাপবিদ্যুৎ প্রক্রিয়াতে একটি গ্যাসকে অবদান রেখেছে গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তনের দ্বারা এটি দ্বারা সম্পাদিত কাজের পরিবর্তনের সমান।

তবে একটি সম্পূর্ণ চক্রের অভ্যন্তরীণ শক্তির তারতম্য শূন্য, সুতরাং চক্রটিতে অবদান রাখা নেট তাপটি নেট কাজ সমান।

আগত তাপ, বহির্গমন তাপ এবং দক্ষতা

পূর্ববর্তী অভিব্যক্তি আমাদের শোষণ বা আগত তাপ Qe (ধনাত্মক) এবং স্থানান্তরিত বা বহির্গামী তাপ Qs (নেতিবাচক) এর একটি কার্য হিসাবে দক্ষতা লিখতে দেয়।

ব্রেটন চক্রে তাপ এবং চাপ

ব্রায়টন চক্রের মধ্যে তাপ বিসি আইসোবারিক প্রক্রিয়াতে প্রবেশ করে এবং আইসোবারিক প্রক্রিয়া ডিএতে প্রস্থান করে।

ধরে নিই যে ধরণের চাপে গ্যাসের n মোলগুলি বুদ্ধিমান তাপ Qe বিসি প্রক্রিয়াতে এটি সরবরাহ করা হয়, তারপরে নিম্নোক্ত সম্পর্ক অনুসারে এর তাপমাত্রা টিবি থেকে টিসি পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়:

বহির্গামী তাপ Qs নিম্নলিখিত ধরণের ধ্রুবক চাপ প্রক্রিয়া ডিএ প্রযোজ্য নিম্নলিখিত সম্পর্ক দ্বারা একইভাবে গণনা করা যেতে পারে:

এই অভিব্যক্তিগুলিকে এই ভাবের সাথে প্রতিস্থাপন করা যা আমাদের আগত তাপ এবং বহির্গামী তাপের ক্রিয়া হিসাবে দক্ষতা দেয়, প্রাসঙ্গিক সরলীকরণ করে, দক্ষতার জন্য নিম্নলিখিত সম্পর্কটি প্রাপ্ত হয়:

সরলীকৃত ফলাফল

পূর্বের ফলাফলটি সহজ করা সম্ভব যদি আমরা বিবেচনা করি যে Pa = Pd এবং সেই পিবি = পিসি প্রদত্ত যে প্রক্রিয়াগুলি AD এবং BC খালি isobaric, অর্থাৎ একই চাপে।

তদ্ব্যতীত, প্রক্রিয়াগুলি যেহেতু এবি এবং সিডি অ্যাডিবাটিক, তাই পয়সনের অনুপাত উভয় প্রক্রিয়ার জন্যই পূরণ করা হয়:

যেখানে গামা অ্যাডিয়েব্যাটিক ভাগফলকে প্রতিনিধিত্ব করে, অর্থাত্ ধ্রুবক চাপে তাপের ক্ষমতা এবং ধ্রুবক ভলিউমে তাপের ক্ষমতার মধ্যে ভাগফল।

রাষ্ট্রের আদর্শ গ্যাস সমীকরণ থেকে এই সম্পর্কগুলি এবং সম্পর্ককে ব্যবহার করে আমরা পয়সনের অনুপাতের জন্য বিকল্প অভিব্যক্তি পেতে পারি:

যেমনটি আমরা জানি যে Pa = Pd এবং সেই পিবি = পিসি, সদস্য দ্বারা সদস্যকে প্রতিস্থাপন এবং বিভাজন করে, তাপমাত্রার মধ্যে নিম্নলিখিত সম্পর্কটি পাওয়া যায়:

পূর্ববর্তী সমীকরণের প্রতিটি সদস্যকে যদি unityক্যের দ্বারা বিয়োগ করা হয়, পার্থক্যটি সমাধান হয়ে যায় এবং শর্তাদি সাজানো হয় তবে এটি প্রদর্শিত হতে পারে যে:

চাপ অনুপাত একটি ফাংশন হিসাবে কর্মক্ষমতা

ব্রেটন চক্রের তাপমাত্রার ফাংশন হিসাবে দক্ষতার জন্য প্রাপ্ত অভিব্যক্তিটি কমপ্রেসারের আউটলেট এবং ইনলেটে চাপ অনুপাতের একটি ফাংশন হিসাবে আবার রচনা করা যেতে পারে।

এটি অর্জন করা হয় যদি পয়েন্ট এ এবং বি এর মধ্যে পয়সনের অনুপাত চাপ এবং তাপমাত্রার ফাংশন হিসাবে পরিচিত হয়, এটি চক্রের কার্যকারিতা নিম্নরূপ প্রকাশিত হয় তা প্রাপ্ত করে:

একটি সাধারণ চাপ অনুপাত 8 হয়। এক্ষেত্রে ব্রায়টন চক্রের একটি তাত্ত্বিক ফলন হয় 45%।

অ্যাপ্লিকেশন

মডেল হিসাবে ব্রাইটন চক্রটি বিদ্যুত উত্পাদনকারী জেনারেটর চালানোর জন্য তাপবিদ্যুৎ কেন্দ্রগুলিতে ব্যবহৃত গ্যাস টারবাইনগুলিতে প্রয়োগ করা হয়।

এটি একটি তাত্ত্বিক মডেল যা বিমানগুলিতে ব্যবহৃত টার্বোপ্রপ ইঞ্জিনগুলির অপারেশনের সাথে ভাল ফিট করে তবে এটি বিমান টার্বোজেটগুলিতে মোটেই প্রযোজ্য নয়।

আপনি যখন বিমানের জেনারেটর বা চালক চালানোর জন্য টারবাইন দ্বারা উত্পাদিত কাজটি সর্বাধিক করতে চান, তখন ব্রায়টন চক্র প্রয়োগ করা হয়।

চিত্র 3. টার্বোফেট ইঞ্জিন টার্বোজেটের চেয়ে বেশি দক্ষ efficient সূত্র: পিক্সাবে

অন্যদিকে বিমানের টার্বোজেটগুলিতে, জ্বলন গ্যাসের গতিবেগ শক্তি রূপান্তরিত করার কোন আগ্রহ নেই কাজ উত্পাদন করার জন্য, যা টার্বোচার্জার রিচার্জ করার পক্ষে যথেষ্ট হবে।

বিপরীতে, বহিষ্কৃত গ্যাসের সর্বাধিক সম্ভব গতিশীল শক্তি অর্জন করা আকর্ষণীয়, যাতে ক্রিয়া এবং প্রতিক্রিয়া নীতি অনুসারে বিমানের গতিবেগ প্রাপ্ত হয়।

সমাধান ব্যায়াম

-অনুশীলনী 1

থার্মোইলেক্ট্রিক গাছগুলিতে ব্যবহৃত টাইপের একটি গ্যাস টারবাইন 800 কপিএর সংক্ষেপক আউটলেটে চাপ রয়েছে। আগত গ্যাসের তাপমাত্রা পরিবেষ্টিত এবং 25 সেলসিয়াস হয়, এবং চাপটি 100 কেপিএ হয়।

দহন চেম্বারে তাপমাত্রা টারবাইন প্রবেশের জন্য 1027 সেলসিয়াস বেড়ে যায়।

চক্রের দক্ষতা, সংক্ষেপক আউটলেটে গ্যাসের তাপমাত্রা এবং টারবাইন নালীতে গ্যাসের তাপমাত্রা নির্ধারণ করুন।

সমাধান

যেহেতু আমাদের সংকোচনের আউটলেটে গ্যাসের চাপ রয়েছে এবং আমরা জানি যে খাঁড়ি চাপটি বায়ুমণ্ডলীয় চাপ, তাই চাপ অনুপাতটি পাওয়া সম্ভব:

r = পিবি / পা = 800 কেপিএ / 100 কেপিএ = 8

টারবাইন যে গ্যাসের সাহায্যে চালিত হয় সেহেতু বায়ু এবং প্রোপেন গ্যাসের মিশ্রণ, তাই অ্যাডিয়াব্যাটিক সহগটি ডায়াটমিক আদর্শ গ্যাসের জন্য প্রয়োগ করা হয়, যার অর্থ 1.4 গামা।

দক্ষতা তখন এইভাবে গণনা করা হবে:

যেখানে আমরা এমন সম্পর্ক প্রয়োগ করেছি যা সংক্ষিপ্তসারে চাপ অনুপাতের একটি কার্যকারিতা হিসাবে ব্রায়টন চক্রের দক্ষতা দেয়।

তাপমাত্রা গণনা

কমপ্রেসরের আউটলেটে তাপমাত্রা নির্ধারণ করতে, বা জ্বলন চেম্বারে গ্যাস যে তাপমাত্রা দিয়ে প্রবেশ করে একই তাপমাত্রাটি নির্ধারণ করতে, আমরা কমপ্রেসারের খাঁড়ি এবং আউটলেট তাপমাত্রার সাথে দক্ষতার সম্পর্কটি প্রয়োগ করি।

যদি আমরা সেই অভিব্যক্তি থেকে তাপমাত্রা টিবিয়ের সমাধান করি তবে আমরা পাই:

অনুশীলনের ডেটা হিসাবে আমাদের কাছে আছে যে জ্বলনের পরে তাপমাত্রা 1027 সেলসিয়াসে বেড়ে যায়, টারবাইনটিতে প্রবেশ করতে। গ্যাসের তাপীয় শক্তির অংশটি টারবাইন সরানোর জন্য ব্যবহৃত হয়, সুতরাং এটির আউটলেটে তাপমাত্রা কম হওয়া উচিত।

টারবাইন আউটলেটে তাপমাত্রা গণনা করতে আমরা পূর্বে প্রাপ্ত তাপমাত্রার মধ্যে একটি সম্পর্ক ব্যবহার করব:

সেখান থেকে টিডির টারবাইন নালীতে তাপমাত্রা পেতে আমরা সমাধান করি। গণনা সম্পাদন করার পরে প্রাপ্ত তাপমাত্রাটি হ'ল:

টিডি = 143.05 সেলসিয়াস।

অনুশীলন 2

একটি গ্যাস টারবাইন ব্রায়টন চক্র অনুসরণ করে। সংকোচকারী ইনলেট এবং আউটলেট মধ্যে চাপ অনুপাত 12।

300 কে এর পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা ধরে নিন অতিরিক্ত তথ্য হিসাবে, এটি জানা যায় যে দাহনের পরে গ্যাসের তাপমাত্রা (টারবাইন প্রবেশের পূর্বে) 1000K হয়।

সংক্ষেপক আউটলেটে তাপমাত্রা এবং টারবাইন নালীতে তাপমাত্রা নির্ধারণ করুন। এছাড়াও প্রতি সেকেন্ডে কত কিলোগ্রাম গ্যাস টারবাইন দিয়ে সঞ্চালিত হয় তা নির্ধারণ করুন, এটির ক্ষমতা 30 কিলোওয়াট that

গ্যাসের নির্দিষ্ট তাপকে ধ্রুবক হিসাবে ধরে নিন এবং ঘরের তাপমাত্রায় এটির মান নিন: সিপি = 1.0035 জে / (কেজি কে)।

ধরুন যে টার্বাইনটিতে সংক্ষেপক এবং সংক্ষেপনের দক্ষতার মধ্যে সংকোচন দক্ষতা 100%, যা একটি আদর্শীকরণ কারণ অনুশীলনে সর্বদা ক্ষতি হয়।

সমাধান

সংকোচকারী আউটলেটে তাপমাত্রা নির্ধারণের জন্য, খাঁড়ি তাপমাত্রাটি জেনে আমাদের অবশ্যই মনে রাখতে হবে এটি অ্যাডিয়াব্যাটিক সংকোচনের, তাই পোয়েসনের অনুপাতটি AB প্রক্রিয়াটির জন্য প্রয়োগ করা যেতে পারে।

যে কোনও থার্মোডাইনামিক চক্রের জন্য, নেট কাজ সর্বদা চক্রের বিনিময়ে নিট তাপের সমান হয়।

অপারেটিং চক্র প্রতি নেট কাজটি তখন সেই চক্র এবং তাপমাত্রায় সঞ্চালিত গ্যাসের ভরগুলির ক্রিয়া হিসাবে প্রকাশ করা যেতে পারে।

এই অভিব্যক্তিটিতে মি হ'ল গ্যাসের ভর যা একটি অপারেটিং চক্রের টারবাইন দিয়ে সঞ্চালিত হয় এবং নির্দিষ্ট তাপ সিপি করে।

যদি আমরা পূর্বের অভিব্যক্তির সময়কে সম্মানের সাথে ডেরাইভেটিভ গ্রহণ করি তবে আমরা গণ প্রবাহের একটি ক্রিয়াকলাপ হিসাবে নেট গড় শক্তি অর্জন করি।

মিটার পয়েন্টের জন্য সমাধান করা এবং গ্যাসের তাপমাত্রা, শক্তি এবং তাপের ক্ষমতা প্রতিস্থাপন করা, আমরা 1578.4 কেজি / সেকেন্ডের একটি গণ প্রবাহ পাই obtain

তথ্যসূত্র

1. আলফারো, জে। থার্মোডায়নামিক চক্র। থেকে উদ্ধার: fis.puc.cl.
2. ফার্নান্দেজ জেএফ সিকলো ব্রায়টন। গ্যাস টারবাইন। ইউটিএন (মেন্ডোজা)। থেকে উদ্ধার করা হয়েছে: edutecne.utn.edu.ar।
3. সেভিলা বিশ্ববিদ্যালয়। পদার্থবিজ্ঞান বিভাগ। ব্রেটন চক্র থেকে উদ্ধার করা হয়েছে: laplace.us.es।
4. জাতীয় পরীক্ষামূলক বিশ্ববিদ্যালয় তেচিরার। পরিবহন ঘটনা। গ্যাস শক্তি চক্র। উদ্ধারকৃত থেকে: unet.edu.ve.
5. উইকিপিডিয়া। ব্রেটন চক্র পুনরুদ্ধার: উইকিওয়ান ডটকম থেকে
6. উইকিপিডিয়া। গ্যাস টারবাইন। পুনরুদ্ধার: উইকিওয়ান ডটকম থেকে।