हीट इंजन क्या है?

ऊष्मा इंजन एक ऐसा उपकरण है जिसका उपयोग थर्मल ऊर्जा, या ऊष्मा को यांत्रिक कार्यों में बदलने के लिए किया जाता है। यह तब किया जाता है जब गर्मी, एक गर्म स्रोत से उत्पन्न होती है, इंजन के माध्यम से और ठंडे सिंक में जाती है। कोल्ड सिंक एक थर्मोडायनामिक चक्र का निचला-तापमान वाला हिस्सा होता है, जैसे कि रैंकिन में पाई जाने वाली संघनक इकाई, या भाप, चक्र। कई अलग-अलग प्रकार के गर्मी इंजन हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना विशिष्ट चक्र है। हीट इंजन के कुछ उदाहरणों में स्टीयरिंग इंजन और गैस टर्बाइन के साथ भाप और आंतरिक दहन इंजन शामिल होंगे।

आमतौर पर, एक ऊष्मा इंजन के भीतर होने वाले थर्मोडायनामिक चक्र से भ्रमित हो जाएगा। यह मुख्य रूप से है क्योंकि गर्मी इंजनों को अक्सर उनके विशिष्ट थर्मोडायनामिक चक्रों द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। काम करने के लिए थर्मल ऊर्जा को परिवर्तित करने वाले उपकरण को "इंजन" के रूप में जाना जाता है, जबकि इंजन पर लागू होने वाला थर्मोडायनामिक मॉडल "चक्र" है। इसके कारण, स्टीम इंजन को रैंकिन इंजन के रूप में संदर्भित नहीं किया जाता है।

एक कुशल ऊष्मा इंजन अपने संबंधित चक्र की यथासंभव कोशिश करेगा और उसकी नकल करेगा। गर्म स्रोत और चक्र के भीतर ठंडे सिंक के बीच तापमान अंतर जितना अधिक होता है, इंजन उतना ही अधिक कुशल होता है। उदाहरण के लिए, एक कुशल भाप इंजन के लिए उच्च तापमान वाले ताप स्रोत और कम तापमान वाले ठंडे सिंक दोनों की आवश्यकता होती है। रैंकिन चक्र में, एक बॉयलर पानी को भाप में बदलने के लिए उच्च तापमान वाले बर्नर का उपयोग करता है। यह भाप इंजन से होकर गुजरती है और फिर कम तापमान वाले कंडेंसर के जरिए पानी में वापस मिल जाती है।

कंडेनसर जितना ठंडा होता है, उतनी ही भाप पानी में वापस मिल जाएगी। ऐसा इसलिए है क्योंकि बॉयलर द्वारा किए गए संतृप्ति प्रक्रिया को प्रभावी ढंग से उलटने के लिए कंडेनसर बनाए जाते हैं। ऐसा करने से उच्च संघनक दर प्राप्त करने में मदद मिलेगी; उच्च दर है, अधिक पानी वापस कर दिया जाएगा। यह भाप चक्र की समग्र दक्षता को बढ़ाने में मदद करता है।

जबकि गर्म स्रोत और ठंडे सिंक के बीच तापमान में बड़े अंतर के माध्यम से गर्मी इंजन दक्षता को अत्यधिक अनुकूलित किया जा सकता है, यह अभी भी सीमित है। ऐसा इसलिए है क्योंकि ठंडे सिंक का तापमान उसके आस-पास के तापमान पर निर्भर है, जो कुछ स्थितियों में आदर्श परिस्थितियों में ठंडा नहीं हो सकता है। इसके कारण, गर्मी इंजन की दक्षता शीत सिंक की तापमान सीमा तक सीमित है। इसका एक सामान्य समाधान गर्म स्रोत का तापमान बढ़ाना है; अभी तक यह भी उच्च तापमान के तहत सामग्री की ताकत की कमी तक सीमित है।

हीट इंजन दक्षता विशिष्ट इंजन और चक्र के आधार पर भिन्न होती है। थर्मल दक्षता कहीं भी 3% से 70% के बीच होती है, कार इंजन 25% के आसपास कहीं थर्मल दक्षता प्राप्त करते हैं। अधिक कुशल गर्मी इंजन बड़े बिजली संयंत्रों में पाए जाते हैं, जहां गैस और भाप टरबाइन दोनों का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

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