Work Done and Efficiency Calculations of Rankine Cycle | Steam Power Plant in Hindi
Work Done and Efficiency Calculations of Rankine Cycle | Steam Power Plant in Hindi
Work Done and Efficiency Calculations of Rankine Cycle | Steam Power Plant in Hindi
Rankine Cycle आधुनिक Steam Power Plants की सबसे महत्वपूर्ण Thermodynamic Cycle है। किसी भी Power Plant की Performance जानने के लिए Work Done, Heat Supplied, Heat Rejected, Thermal Efficiency तथा Specific Steam Consumption (SSC) की गणना करना आवश्यक होता है। Engineering Exams, GATE, Diploma एवं B.Tech में Rankine Cycle के Numerical Questions अक्सर इन्हीं Calculations पर आधारित होते हैं।
इस लेख में Rankine Cycle के सभी महत्वपूर्ण Formula, Work Done की Calculation, Thermal Efficiency की गणना तथा Numerical Solving Method को आसान भाषा में समझाया गया है।
Rankine Cycle के चार मुख्य Processes
| Process | Component | Description |
|---|---|---|
| 1 → 2 | Feed Pump | Isentropic Compression |
| 2 → 3 | Boiler | Constant Pressure Heat Addition |
| 3 → 4 | Steam Turbine | Isentropic Expansion |
| 4 → 1 | Condenser | Constant Pressure Heat Rejection |
Steam Turbine Work Done
Steam Turbine में Steam Expand होकर Mechanical Work उत्पन्न करती है। Turbine द्वारा किया गया कार्य निम्न Formula से ज्ञात किया जाता है।
Turbine Work (WT) = h₃ − h₄
जहाँ,
- h₃ = Turbine Inlet Enthalpy (kJ/kg)
- h₄ = Turbine Exit Enthalpy (kJ/kg)
Feed Pump Work
Feed Pump Water का Pressure बढ़ाती है। Pump द्वारा किया गया कार्य:
Pump Work (WP) = h₂ − h₁
चूँकि Water लगभग Incompressible Fluid है, इसलिए Pump Work बहुत कम होती है।
Net Work Done
Cycle द्वारा प्राप्त वास्तविक कार्य Turbine Work तथा Pump Work के अंतर के बराबर होता है।
Net Work = Turbine Work − Pump Work
WNet = (h₃ − h₄) − (h₂ − h₁)
Heat Supplied in Boiler
Boiler में Feed Water को Steam में बदलने के लिए दी गई Heat:
Qin = h₃ − h₂
Heat Rejected in Condenser
Condenser में Steam द्वारा छोड़ी गई Heat:
Qout = h₄ − h₁
Thermal Efficiency Calculation
Thermal Efficiency बताती है कि Boiler द्वारा दी गई Heat में से कितनी Heat उपयोगी Work में परिवर्तित हुई।
η = Net Work / Heat Supplied
η = [(h₃ − h₄) − (h₂ − h₁)] / (h₃ − h₂)
Efficiency (%) = η × 100
Specific Steam Consumption (SSC)
Specific Steam Consumption वह Steam की मात्रा है जो 1 kWh Power उत्पन्न करने के लिए आवश्यक होती है।
SSC = 3600 / Net Work
(kg/kWh)
Work Ratio
Work Ratio यह बताता है कि Turbine द्वारा उत्पन्न कुल Work में से कितना Net Work उपलब्ध है।
Work Ratio = Net Work / Turbine Work
= WNet / WT
Numerical Example
यदि Steam Table से निम्न Enthalpy Values प्राप्त हों:
| State | Enthalpy (kJ/kg) |
|---|---|
| h₁ | 191 |
| h₂ | 198 |
| h₃ | 3450 |
| h₄ | 2300 |
Turbine Work
= 3450 − 2300 = 1150 kJ/kg
Pump Work
= 198 − 191 = 7 kJ/kg
Net Work
= 1150 − 7 = 1143 kJ/kg
Heat Supplied
= 3450 − 198 = 3252 kJ/kg
Thermal Efficiency
= 1143 / 3252 × 100
= 35.15%
Important Formula Summary
| Parameter | Formula |
|---|---|
| Turbine Work | h₃ − h₄ |
| Pump Work | h₂ − h₁ |
| Net Work | (h₃−h₄)−(h₂−h₁) |
| Heat Supplied | h₃ − h₂ |
| Heat Rejected | h₄ − h₁ |
| Thermal Efficiency | Net Work / Heat Supplied |
| SSC | 3600 / Net Work |
| Work Ratio | Net Work / Turbine Work |
Exam Point of View
- Rankine Cycle Work Done Formula.
- Thermal Efficiency Formula.
- Heat Supplied एवं Heat Rejected Calculation.
- Specific Steam Consumption.
- Work Ratio.
- Steam Table आधारित Numerical.
Conclusion
Rankine Cycle के Numerical Problems को हल करने के लिए Turbine Work, Pump Work, Net Work, Heat Supplied, Heat Rejected तथा Thermal Efficiency के Formula अच्छी तरह समझना आवश्यक है। Steam Table से Enthalpy Values लेकर इन सभी Calculations को आसानी से किया जा सकता है। यही Concepts Mechanical Engineering, Thermal Engineering, Power Plant Engineering तथा GATE, Diploma एवं B.Tech परीक्षाओं में सबसे अधिक पूछे जाते हैं।
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