Steam Nozzle में Maximum Discharge की Condition क्या होती है? | Critical Pressure Ratio & B.Tech Notes in Hindi

Maximum Discharge Steam Nozzle का एक महत्वपूर्ण विषय है। यह वह स्थिति होती है जब Nozzle से गुजरने वाली Steam का Mass Flow Rate (Discharge) अधिकतम हो जाता है। इस स्थिति को Critical Flow या Choked Flow भी कहा जाता है।

Mechanical Engineering, Thermal Engineering, Steam Turbines तथा Power Plant Engineering में Maximum Discharge एवं Critical Pressure Ratio अत्यंत महत्वपूर्ण Topics हैं। B.Tech, Diploma, GATE तथा PSU परीक्षाओं में इनसे संबंधित Theory एवं Numerical प्रश्न अक्सर पूछे जाते हैं।

Maximum Discharge क्या है?

जब Steam Nozzle से प्रति सेकंड निकलने वाली Steam की मात्रा (Mass Flow Rate) अपने अधिकतम मान पर पहुँच जाती है, तब उसे Maximum Discharge Condition कहा जाता है।

Maximum Discharge की Condition

Maximum Discharge तब प्राप्त होती है जब Nozzle के Throat पर Steam की Velocity Speed of Sound (Mach Number = 1) के बराबर हो जाती है।

Critical Pressure Ratio

Maximum Discharge प्राप्त करने के लिए Exit Pressure एक निश्चित सीमा तक ही कम की जा सकती है। इस सीमा को Critical Pressure Ratio कहते हैं।

Ideal Gas के लिए Critical Pressure Ratio:

Steam के लिए इसका मान लगभग:

Why Maximum Discharge Occurs?

• Steam Nozzle में Expansion के कारण Velocity बढ़ती है।
• Throat पर Velocity Sonic Velocity (Mach = 1) हो जाती है।
• इसके बाद Exit Pressure और कम करने पर भी Mass Flow Rate नहीं बढ़ती।
• इस स्थिति को Choked Flow कहा जाता है।

Working of Maximum Discharge

1. High Pressure Steam Nozzle में प्रवेश करती है।
2. Steam Expand होकर Velocity बढ़ाती है।
3. Pressure लगातार कम होता है।
4. Throat पर Mach Number = 1 हो जाता है।
5. Mass Flow Rate अधिकतम हो जाती है।
6. Exit Pressure और कम करने पर Discharge स्थिर रहती है।

Conceptual Diagram

High Pressure Steam
        ↓
 ┌───────────────┐
 │  Convergent   │
 │      ↓        │
 │   Throat      │ ← Mach = 1
 │      ↑        │
 │ Divergent     │
 └───────────────┘
        ↓
High Velocity Steam
Maximum Discharge

Factors Affecting Maximum Discharge

Applications

• Steam Turbines
• Thermal Power Plants
• Steam Nozzle Design
• Jet Propulsion Systems
• Rocket Nozzles
• Steam Ejectors
• Compressible Flow Analysis

Advantages of Operating at Maximum Discharge

• Maximum Steam Flow प्राप्त होती है।
• Turbine Power Output बढ़ता है।
• Nozzle का सर्वोत्तम उपयोग होता है।
• Power Plant Performance बेहतर होती है।

Limitations

• Friction होने पर Discharge कम हो जाती है।
• Improper Nozzle Design से Choking जल्दी हो सकती है।
• Actual Flow हमेशा Ideal Flow से कम होता है।

Exam Point of View

• Definition of Maximum Discharge.
• Critical Pressure Ratio.
• Mach Number at Throat.
• Choked Flow.
• Factors Affecting Maximum Discharge.
• Applications.
• Numerical Problems.

Conclusion

Steam Nozzle में Maximum Discharge तब प्राप्त होती है जब Throat पर Steam की Velocity Sonic Velocity (Mach Number = 1) के बराबर हो जाती है। इस स्थिति में Mass Flow Rate अधिकतम होती है और Exit Pressure को और कम करने पर भी Discharge नहीं बढ़ती। इसे Critical Flow या Choked Flow कहा जाता है। Steam Turbines एवं Thermal Power Plants के Design में इस सिद्धांत का विशेष महत्व है।