Gas and Vapor Power Cycles MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Gas and Vapor Power Cycles - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

Last updated on Jun 10, 2025

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Latest Gas and Vapor Power Cycles MCQ Objective Questions

Gas and Vapor Power Cycles Question 1:

स्टीम दर को किस प्रकार परिभाषित किया जाता है? [जहाँ Q = चक्र में ऊष्मा निवेश (kW), Wnet = शाफ्ट आउटपुट (kW)]:

  1. \(\frac{1}{W_{net}} \, (\text{kg/kWh})\)
  2. \(\frac{3600 \, Q}{W_{net}} \, (\text{kJ/kWh})\)
  3. \(\frac{Q}{W_{net}} \, (\text{kJ/kWh})\)
  4. \(\frac{3600}{W_{net}} \, (\text{kg/kWh})\)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : \(\frac{3600}{W_{net}} \, (\text{kg/kWh})\)

Gas and Vapor Power Cycles Question 1 Detailed Solution

व्याख्या:

स्टीम दर:

  • एक भाप संयंत्र की क्षमता को अक्सर स्टीम दर या विशिष्ट भाप खपत के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है।
  • इसे प्रति यूनिट शाफ्ट आउटपुट (1 kW) उत्पन्न करने के लिए आवश्यक भाप प्रवाह दर (kg/s) के रूप में परिभाषित किया गया है।

\(Steam\;Rate = \frac{{3600}}{{{W_{net}}}}\;kg/kW - hr\)

Gas and Vapor Power Cycles Question 2:

एक ब्रेटन चक्र की दाब अनुपात और अधिकतम तापमान क्रमशः 5:1 और 928 K है। वायु कंप्रेसर में 1 बार और 300 K पर प्रवेश करती है। प्रति किग्रा वायु प्रवाह के चक्र का नेटवर्क आउटपुट क्या होगा?

[\(C_p = 1.0 \, \text{kJ/kg-K}, \gamma = 1.41, 5^{\frac{(0.41)}{(1.41 ) }} = 1.6\) ]

  1. 256 kJ/kg
  2. 205 kJ/kg
  3. 120 kJ/kg
  4. 168 kJ/kg

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 256 kJ/kg

Gas and Vapor Power Cycles Question 2 Detailed Solution

संप्रत्यय:

ब्रेटन चक्र एक आदर्श गैस टरबाइन चक्र है जिसमें समदैशिक संपीड़न, स्थिर-दाब ऊष्मा संवर्धन, समदैशिक प्रसार और स्थिर-दाब ऊष्मा अस्वीकृति शामिल है। नेट कार्य उत्पाद टरबाइन और कंप्रेसर कार्य के बीच का अंतर है।

दिया गया है:

दाब अनुपात, \( r_p = 5 \)

इनलेट तापमान, \( T_1 = 300~K \)

अधिकतम तापमान, \( T_3 = 928~K \)

\( C_p = 1.0~\text{kJ/kg·K},~\gamma = 1.41 \)

गणना:

\( T_2 = T_1 \times r_p^{\frac{\gamma - 1}{\gamma}} = 300 \times 5^{\frac{0.41}{1.41}} \approx 300 \times 1.6 = 480~K \)

\( T_4 = T_3 \times r_p^{-\frac{\gamma - 1}{\gamma}} = 928 \div 1.6 = 580~K \)

प्रति किग्रा वायु नेट कार्य उत्पाद:

\( W_{net} = C_p \left[ (T_3 - T_4) - (T_2 - T_1) \right] \)

\( W_{net} = 1.0 \times \left[ (928 - 580) - (480 - 300) \right] = 348 - 180 = 168~\text{kJ/kg} \)

Gas and Vapor Power Cycles Question 3:

एक समांतरतापीय वायु-टरबाइन का उपयोग 0.1 MN/m² और 285 K पर 0.1 kg/s वायु को एक केबिन में आपूर्ति करने के लिए किया जाता है। टरबाइन के इनलेट पर दाब 0.4 MN/m² है। टरबाइन द्वारा विकसित शक्ति क्या होगी? [मान लीजिये \(C_p = 1 \, \text{kJ/kg-K}, \gamma = 1.41, 4^{\frac{(0.41)}{(1.41 ) }} = 1.5\) ]

  1. 14.25 kW
  2. 10.25 kW
  3. 6.75 kW
  4. 8.25 kW

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 14.25 kW

Gas and Vapor Power Cycles Question 3 Detailed Solution

सिद्धांत:

हम केबिन को वायु की आपूर्ति करते समय टरबाइन में विकसित शक्ति को निर्धारित करने के लिए समांतरतापीय प्रसार संबंधों का उपयोग करते हैं।

दिया गया है:

  • द्रव्यमान प्रवाह दर, \( \dot{m} = 0.1 \, \text{kg/s} \)
  • इनलेट दाब, \( P_1 = 0.4 \, \text{MN/m²} = 400 \, \text{kPa} \)
  • निकास दाब, \( P_2 = 0.1 \, \text{MN/m²} = 100 \, \text{kPa} \)
  • निकास तापमान, \( T_2 = 285 \, \text{K} \)
  • स्थिर दाब पर विशिष्ट ऊष्मा, \( C_p = 1 \, \text{kJ/kg·K} \)
  • विशिष्ट ऊष्मा का अनुपात, \( \gamma = 1.41 \)
  • दिया गया संबंध: \( 4^{\frac{(\gamma - 1)}{\gamma}} = 1.5 \)

चरण 1: इनलेट तापमान (T₁) का निर्धारण

एक समांतरतापीय प्रक्रिया के लिए:

\( \frac{T_1}{T_2} = \left(\frac{P_1}{P_2}\right)^{\frac{\gamma - 1}{\gamma}} = 1.5 \)

\( T_1 = 285 \times 1.5 = 427.5 \, \text{K} \)

चरण 2: कार्य उत्पादन (शक्ति) की गणना

टरबाइन द्वारा विकसित शक्ति इस प्रकार दी गई है:

\( W = \dot{m} \times C_p \times (T_1 - T_2) \)

\( W = 0.1 \times 1 \times (427.5 - 285) = 14.25 \, \text{kW} \)

Gas and Vapor Power Cycles Question 4:

एक भाप टरबाइन 15 bar, 350°C [h = 3147.5 kJ/kg, s = 7.100 kJ/kg-K] पर भाप प्राप्त करता है और संघनित्र में 0.06 bar पर निकास करता है। [hf = 151.5 kJ/kg, hfg = 2416.0 kJ/kg, sf = 0.520 kJ/kg-K, sfg = 7.800 kJ/kg-K] इन दो सीमाओं के बीच संचालित आदर्श रैंकिन चक्र की अनुमानित तापीय दक्षता क्या होगी? [पंप कार्य की उपेक्षा करें

  1. 49.79%
  2. 45.76%
  3. 22.76%
  4. 31.97%

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : 31.97%

Gas and Vapor Power Cycles Question 4 Detailed Solution

संप्रत्यय:

एक आदर्श रैंकिन चक्र के लिए (पंप कार्य की उपेक्षा करते हुए), तापीय दक्षता इस प्रकार दी जाती है:

\( \eta = \frac{h_1 - h_2}{h_1 - h_f} \)

दिया गया है:

  • \( h_1 = 3147.5~\text{kJ/kg},~s_1 = 7.1~\text{kJ/kg·K} \)
  • \( h_f = 151.5~\text{kJ/kg},~h_{fg} = 2416.0~\text{kJ/kg} \)
  • \( s_f = 0.520~\text{kJ/kg·K},~s_{fg} = 7.800~\text{kJ/kg·K} \)

चरण 1: टरबाइन निकास पर शुष्कता अंश ज्ञात कीजिए

\( s_2 = s_1 = s_f + x \cdot s_{fg} \Rightarrow x = \frac{7.1 - 0.520}{7.8} = 0.8436 \)

चरण 2: \( h_2 \) ज्ञात कीजिए

\( h_2 = h_f + x \cdot h_{fg} = 151.5 + 0.8436 \cdot 2416.0 = 2190.1~\text{kJ/kg} \)

चरण 3: तापीय दक्षता

\( \eta = \frac{3147.5 - 2190.1}{3147.5 - 151.5} = \frac{957.4}{2996} = 0.3197 = {31.97\%} \)

Gas and Vapor Power Cycles Question 5:

पुनर्योजी रैंकिन चक्र में तापीय दक्षता बढ़ाने के लिए किस विन्यास का उपयोग किया जाता है?

  1. ओपन फीडवाटर हीटर
  2. एयर प्रीहीटर
  3. इवेपोरेटर
  4. इकोनोमाइज़र

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : ओपन फीडवाटर हीटर

Gas and Vapor Power Cycles Question 5 Detailed Solution

व्याख्या:

पुनर्योजी रैंकिन चक्र

पुनर्योजी रैंकिन चक्र रैंकिन चक्र का एक रूपांतर है जो सिस्टम की तापीय दक्षता को फीडवाटर हीटर का उपयोग करके बढ़ाता है ताकि बॉयलर में प्रवेश करने से पहले फीडवाटर को पहले से गरम किया जा सके। यह प्रक्रिया फीडवाटर को भाप में बदलने के लिए आवश्यक गर्मी की मात्रा को कम करती है, जिससे चक्र की तापीय दक्षता में सुधार होता है। प्रीहीटिंग टरबाइन से भाप निकालकर और उसका उपयोग फीडवाटर को गर्म करने के लिए किया जाता है।

दिए गए विकल्पों का विश्लेषण

  1. विकल्प 1: ओपन फीडवाटर हीटर (सही उत्तर)

    • एक ओपन फीडवाटर हीटर (जिसे डायरेक्ट-कॉन्टैक्ट हीटर के रूप में भी जाना जाता है) एक ऐसा उपकरण है जहाँ टरबाइन से निकाली गई भाप सीधे फीडवाटर के साथ मिल जाती है। प्रीहीटिंग की यह विधि बॉयलर में प्रवेश करने से पहले फीडवाटर का तापमान बढ़ाती है, जिससे हीटिंग के लिए आवश्यक ईंधन कम होता है और इस प्रकार चक्र की तापीय दक्षता बढ़ जाती है।

  2. विकल्प 2: एयर प्रीहीटर (गलत उत्तर)

    • एक एयर प्रीहीटर का उपयोग बॉयलर में प्रवेश करने से पहले दहन हवा को गर्म करने के लिए किया जाता है। जबकि यह बॉयलर की दक्षता में सुधार करता है, यह विशेष रूप से रैंकिन चक्र की समग्र तापीय दक्षता को नहीं बढ़ाता है।

  3. विकल्प 3: इवेपोरेटर (गलत उत्तर)

    • एक इवेपोरेटर बॉयलर में एक घटक है जहाँ फीडवाटर को भाप में बदल दिया जाता है। यह मूल रैंकिन चक्र का एक हिस्सा है, लेकिन यह चक्र की तापीय दक्षता को बढ़ाने के उद्देश्य से पुनर्योजी प्रक्रिया में योगदान नहीं करता है।

  4. विकल्प 4: इकोनोमाइज़र (गलत उत्तर)

    • एक इकोनोमाइज़र एक हीट एक्सचेंजर है जो धुएँ की गैसों में अवशिष्ट गर्मी का उपयोग करके फीडवाटर को पहले से गर्म करता है। जबकि यह ईंधन की खपत को कम करके बॉयलर की दक्षता में सुधार करता है, इसका उपयोग सीधे रैंकिन चक्र की समग्र तापीय दक्षता को बढ़ाने के लिए पुनर्योजी हीटिंग के लिए नहीं किया जाता है।

Top Gas and Vapor Power Cycles MCQ Objective Questions

समान अधिकतम औऱ न्यूनतम तापमान के लिए,रैन्की चक्र में _____________।

  1. कार्नो चक्र की तुलना में अधिक दक्षता होती है
  2. कार्नो चक्र की तुलना में समान दक्षता होती है
  3. कार्नो चक्र की तुलना में निम्न विशिष्ट कार्य आउटपुट होता है
  4. कार्नो चक्र की तुलना में उच्च विशिष्ट कार्य आउटपुट होता है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : कार्नो चक्र की तुलना में उच्च विशिष्ट कार्य आउटपुट होता है

Gas and Vapor Power Cycles Question 6 Detailed Solution

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वर्णन:

SSC JE MEchanical 2 16

SSC JE MEchanical 2 15

ध्यान दें कि समान अधिकतम और न्यूनतम तापमान के साथ कार्नो चक्र 2’-3-4-1 ’की तुलना में रैंन्की चक्र की दक्षता कम होती है।इसका कारण यह है कि औसत तापमान जिस पर रैंन्की चक्र में ऊष्मा जोड़ी जाती है वह  T2 और T2' के बीच स्थित होता है और इस प्रकार स्थिर तापमान T2'  से कम पर कार्नो चक्र में ऊष्मा को जोड़ा जाता है।

एक पंप का निर्माण करना बहुत मुश्किल है जो स्थिति 1 '(T-s आरेख; कार्नो वाष्प चक्र के संदर्भ में)पर तरल और वाष्प के मिश्रण को नियंत्रित कर सके और स्थिति 2' पर संतृप्त तरल वितरित कर सके।

अब पूरी तरह से वाष्प को संघनित करना और पंप में केवल तरल को नियंत्रित करना बहुत आसान है (रैंन्की चक्र)

कार्नो चक्र में, संपीड़न गीला संपीड़न है इसलिए पंप कार्य की आवश्यकता रैंन्की चक्र की तुलना में अधिक होती है जहां पंप केवल संतृप्त तरल को संपीड़ित करता है। इस प्रकार समान अधिकतम और न्यूनतम तापमान पर रैंन्की चक्र के लिए विशिष्ट कार्य आउटपुट कार्नो चक्र से अधिक होता है।

इसके अलावा कार्य अनुपात को टरबाइन में किए गए कार्य के शुद्ध कार्य के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

\(r_w=\frac{W_{net}}{W_T}=\frac{W_T-W_C}{W_T}\)

इसलिए कार्नो चक्र के लिए कार्य अनुपात निम्न होता है।

'रैंकिन चक्र' में पुनःउत्पादन प्रक्रिया के दौरान उच्च दक्षता किस कारण होती है?

  1. कम दाब वाले टरबाइन में प्रवेश करने से पहले ऊष्मा को जोड़ा जाता है। 
  2. बॉयलर में ऊष्मा जोड़ का औसत तापमान बढ़ जाता है। 
  3. टरबाइन द्वारा दिया गया कुल कार्य बढ़ता है। 
  4. बॉयलर के अंदर दाब बढ़ जाता है। 

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : बॉयलर में ऊष्मा जोड़ का औसत तापमान बढ़ जाता है। 

Gas and Vapor Power Cycles Question 7 Detailed Solution

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स्पष्टीकरण:

रैंकिन चक्र में पुनःउत्पादन की अवधारणा :

  • पुनःउत्पादन का अर्थ है, प्रक्रिया में आपूर्ति की गई समग्र ऊष्मा कम करने के लिए टरबाइन में विस्तारित वाष्प से ऊष्मा का कुछ हिस्सा लेना ।
  • पुनर्योजी ऊष्मा विनिमय के उपयोग द्वारा रैंकिन चक्र की तापीय दक्षता में वृद्धि की जा सकती है।
  • पुनर्योजी चक्र में, आंशिक रूप से विस्तारित वाष्प का एक हिस्सा उच्च - और निम्न-दाब टरबाइनों के बीच खींचा जाता है।
  • बॉयलर में वापस आने से पहले संघनित तरल को तप्त करने के लिए वाष्प का उपयोग किया जाता है।
  • इस तरह, कम तापमान पर जोड़ी गई ऊष्मा की मात्रा कम हो जाती है और ऊष्मा जोड़ के माध्य प्रभावी तापमान में वृद्धि हो जाती है, और चक्र दक्षता बढ़ जाती है
  • बिंदु 2 पर पानी के ताप उद्देश्य के लिए कुछ मात्रा में भाप निकाली जाती है।

F1 S.S Madhu 2.12.19 D 7

पुनःउत्पादन के प्रभाव:

  • वाष्प के द्रव्यमान प्रवाह दर में कमी के कारण टरबाइन कार्य में कमी होती है।
  • द्रव्यमान प्रवाह दर में कमी के कारण संघनित्र में ऊष्मा अस्वीकरण में कमी आती है।
  • ऊष्मा जोड़ के औसत तापमान और दक्षता में वृद्धि होती है (Tm)।

रैन्किन चक्र की प्रचालन दाब सीमाओं के दिए गए सेट के लिए उच्चतम दक्षता _______में प्राप्त होती है।

  1. संतृप्त चक्र
  2. अतितापित चक्र
  3. पुनःतापन चक्र
  4. पुनर्योजी चक्र

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : पुनर्योजी चक्र

Gas and Vapor Power Cycles Question 8 Detailed Solution

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संकल्पना:

1.  अतितापित रैन्किन चक्र:    

  • औसत तापमान जिस पर वाष्प में ऊष्मा मिलाई जाती है, उसे उच्च तापमान पर वाष्प को अतितापित करके बॉयलर के दाब को बढ़ाए बिना बढ़ाया जा सकता है। इस प्रकार, दक्षता बढ़ जाती है।
  • वाष्प को उच्च तापमान पर अतितापित करने का एक और अधिक वांछनीय प्रभाव है: यह टरबाइन निकासी पर वाष्प की आर्द्रता को कम करता है।


2. पुनःतापन रैन्किन चक्र :

पुनःतापन चक्र का उपयोग करने के लाभ निम्न है

  • उच्च तापीय दक्षता
  •  न्यूनीकृत फीड जल पंप शक्ति
  •  छोटा कंडेनसर
  •  छोटा बाॅइलर
  • टरबाइन का लंबा जीवनकाल
  • ईंधन की कम हैंडलिंग और ज्वालन की आवश्यकता.


3. पुनर्योजी रैन्किन चक्र

पुनर्योजी चक्र के लाभ निम्न है:

  1. बॉयलर को आपूर्ति की गई ऊष्मा कम हो जाती है।
  2. तापीय दक्षता बढ़ जाती है क्योंकि चक्र में ऊष्मा मिलाने पर ऊष्मा का औसत तापमान बढ़ जाता है।
  3. टरबाइन में निःस्त्रवण के कारण,आर्द्रता के कारण टरबाइन का क्षरण कम होता है।

एक बंद चक्र वाले गैस टरबाइन के शीतलन कक्ष में गैस को निम्न में से किस पर ठंडा किया जाता है?

  1. स्थिर आयतन
  2. स्थिर तापमान
  3. स्थिर दाब 
  4. इनमें से कोई नहीं।

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : स्थिर दाब 

Gas and Vapor Power Cycles Question 9 Detailed Solution

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धारणा:

बंद चक्र गैस टरबाइन का कार्य निम्नानुसार है

प्रक्रिया 1-2: गैस का समएन्ट्रॉपिक संपीड़न संपीड़क में होता है।

प्रक्रिया 2-3: यह स्थिर दबाव पर तापन कक्ष में गैस के तापन को दर्शाता है।

प्रक्रिया 3-4: इस प्रक्रिया में गैस का विस्तार समएन्ट्रॉपिक रूप से होता है।

प्रक्रिया 4-1: यह प्रक्रिया शीतलन कक्ष में स्थिर दबाव पर गैस के शीतलन को दर्शाती है।

Capture 7

26 June 1

  • बंद चक्र गैस टरबाइन में एक ही कार्यशील द्रव को बार-बार परिचालित किया जाता है
  • खुले चक्र गैस टरबाइन में कार्यशील तरल का उपयोग केवल एक बार किया जाता है।

एक विशिष्ट शक्ति संयंत्र में टरबाइन द्वारा विकसित शक्ति 1206 kW है। बॉयलर में आपूर्ति की गयी ऊष्मा 3500 kJ/kg है। पानी को ठंडा करने के लिए भाप द्वारा अस्वीकृत ऊष्मा 2900 kJ/kg है। बॉयलर में इसे वापस संघनित्र करने के लिए आवश्यक संभरण पंप कार्य 6 kW है। तो चक्र का द्रव्यमान प्रवाह दर क्या होगा?

  1. 2 kg/s
  2. 0.002 kg/s
  3. 6.22 kg/s
  4. 0.00622 kg/s

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 2 kg/s

Gas and Vapor Power Cycles Question 10 Detailed Solution

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संकल्पना:

भाप शक्ति संयंत्र में ऊर्जा संतुलन को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है

बॉयलर में आपूर्ति की गयी ऊष्मा - संघनित्र में अस्वीकृत ऊष्मा = टरबाइन कार्य - पंप कार्य

गणना:

दिया गया है 

बॉयलर में आपूर्ति की गयी ऊष्मा = QS = 3500 kJ/kg

संघनित्र में अस्वीकृत ऊष्मा = QR = 2900 kJ/kg

टरबाइन कार्य = 1206 kW

पंप कार्य = 6 kW

शुद्ध कार्य आउटपुट = 3500 - 2900 = 600 kJ/kg

अब W  = 600 × m

यहाँ W = 1206 - 6 = 1200 kJ/s

\(\Rightarrow m = \frac {1200}{600} = 2\ kg/s \)

'एक रैंकिन चक्र में पुनःतापन__________' के संबंध में निम्नलिखित विकल्पों में से गलत कथन की पहचान कीजिए।

  1. क्रमिक टरबाइन चरणों में भाप का आंशिक विस्तार शामिल होता है 
  2. उच्चतम रैंकिन चक्र दक्षता उत्पादित करता है
  3. इसके परिणामस्वरूप ताप संवर्धन का औसत तापमान न्यूनतम होता है
  4. प्रत्येक पुनःतापन चरण में भाप में ताप का संवर्धन इसके तापमान को बढ़ाने के लिए किया जाता है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : इसके परिणामस्वरूप ताप संवर्धन का औसत तापमान न्यूनतम होता है

Gas and Vapor Power Cycles Question 11 Detailed Solution

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संकल्पना:

  • सरल रैंकिन चक्र में टरबाइन में समएन्ट्रॉपिक विस्तार के बाद वाष्प को संघनन प्रक्रिया के लिए संघनित्र में सीधे सिंचित किया जाता है। लेकिन पुनःतापक प्रणाली में दो टरबाइन (उच्च दाब टरबाइन और निम्न दाब टरबाइन) को दक्षता बढ़ाने के लिए नियोजित किया जाता है।
  • उच्च दाब टरबाइन से विस्तार के बाद वाष्प को फिर से वाष्पित्र में प्रेषित किया जाता है और तब तक गर्म किया जाता है जब तक कि यह अतितापित स्थिति तक नहीं पहुँचता है। इसे फिर संघनित्र दाब प्राप्त करने के लिए निम्न दाब टरबाइन में विस्तार के लिए छोड़ दिया जाता है। पुनःतापक चक्र को उच्चतम दाब के साथ परिवर्धित दक्षता का लाभ लेने के लिए विकसित किया जाता है, और टरबाइन के निम्न दाब चरणों में अत्यधिक नमी को नगण्य माना जाता है। 
  • इसलिए पुनःतापन के साथ ताप संवर्धन Tm का औसत तापमान बढ़ता है और इसलिए दक्षता और कार्य आउटपुट में वृद्धि होती है लेकिन भाप दर कम होता है।

 

F1 S.S Madhu 28.12.19 D5

F1 S.S Madhu 28.12.19 D4

आदर्श पुनःतापन रैंकिन चक्र साधारण आदर्श रैंकिन चक्र से अलग होता है जिसमें विस्तार प्रक्रिया दो चरणों में होती है।

  • पहले चरण (उच्च-दबाव टरबाइन) में भाप समानुवर्ती रूप में मध्यवर्ती दबाव तक बढ़ता है और बायलर में वापस भेज दिया जाता है जहाँ इसे स्थिर दबाव, सामान्यतौर पर पहले टरबाइन चरण के प्रवेशिका तापमान पर पुनःतापित किया जाता है।
  • फिर भाप संघनित्र दबाव के लिए दूसरे चरण (निम्न-दबाव टरबाइन) में समानुवर्ती रूप से विस्तृत होता है। इसलिए एक पुनःतापन के लिए कुल ऊष्मा इनपुट और कुल टरबाइन कार्य आउटपुट निम्न बन जाता है:

Qin = Qprimary + Qreheat = (h3 – h2) + (h5 – h4)

Wturb,out = Wturb,I + Wturb,II = (h3 – h4) + (h5 – h6)

एक आधुनिक शक्ति संयंत्र में एकल पुनःतापन का संवर्धन चक्र औसत तापमान को 4 से 5 प्रतिशत तक बढ़ाता है जिसपर ऊष्मा को भाप में स्थानांतरित किया जाता है।

पुनःतापन प्रक्रिया के दौरान औसत तापमान को विस्तार और पुनःतापन चरणों की संख्या को बढ़ाकर बढ़ाया जा सकता है।

\({\eta _{Rankine}} = 1 - \frac{{{T_2}}}{{{T_m}}}\)

(Tm औसत तापमान है।)

यदि शुष्क संतृप्त भाप एक समऐन्ट्रॉपिक प्रक्रिया का पालन करते हुए एक भाप टरबाइन में प्रवेश करता है, तो टरबाइन के निकासी पर यह निम्न में से क्या होगा?

  1. अतितापित भाप
  2. शुष्क संतृप्त भाप
  3. द्रव्य संघनन
  4. नम भाप

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : नम भाप

Gas and Vapor Power Cycles Question 12 Detailed Solution

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शुष्क संतृप्त भाप एक समऐन्ट्रॉपिक प्रक्रिया का पालन करते हुए एक भाप टरबाइन में प्रवेश करता है:

F1 S.S Madhu 28.12.19 D12

T - s आरेख से:

प्रक्रिया 1 - 2 समऐन्ट्रॉपिक प्रक्रिया है।

यदि बिंदु 1 शुष्क संतृप्त अवस्था पर है, तो बिंदु 2 नम क्षेत्र में होगा।

बॉयलर में संभरण पानी को पुनःतापित करने के लिए स्त्रवण भाप पर क्या होता है?

  1. यह चक्र की तापीय दक्षता को प्रभावित नहीं करता है। 
  2. यह चक्र की तापीय दक्षता को कम करता है।
  3. यह चक्र की तापीय दक्षता को बढ़ाता है। 
  4. यह भाप के निष्कर्षण बिंदु के आधार पर चक्र की तापीय दक्षता को बढ़ा या कम कर सकता है। 

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : यह चक्र की तापीय दक्षता को बढ़ाता है। 

Gas and Vapor Power Cycles Question 13 Detailed Solution

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वर्णन:

स्त्रवण प्रणाली 

यह एक मध्यवर्ती चरण पर टरबाइन से भाप की विशिष्ट मात्रा को हटाने की प्रक्रिया है। 

GATE - 2008 M.E Images Q52

एक चक्र की दक्षता ऊष्मा संवर्धन के औसत तापमान पर निर्भर करती है। 

\(\eta = 1 - \frac{{{T_{HR}}}}{{{T_{HS}}}}\)

समीकरण से यह स्पष्ट है कि यदि THS (ऊष्मा संवर्धन का औसत तापमान) उच्च होता है, तो दक्षता उच्चतम होती है। 

प्रक्रिया:

  • भाप को आकृति में दर्शाये गए एक मध्यवर्ती चरण बिंदु पर टरबाइन से हटाया जाता है।
  • टरबाइन से भाप को हटाने के बाद इसे पानी के साथ मिलाया जाता है। 
  • चूँकि भाप में पानी की तुलना में उच्चतम तापमान होता है, इसलिए यह संभरण पानी के तापमान को बढ़ाता है। 
  • यह संभरण पानी बॉयलर में प्रवाहित होता है जहाँ यह ऊष्मा को लेता है और इसे भाप में परिवर्तित किया जाता है। 
  • चूँकि संभरण पानी को स्त्रवण भाप द्वारा पहले से ही गर्म किया जाता है, इसलिए बॉयलर में निम्न ऊष्मा की आवश्यकता इसे भाप में परिवर्तित करने के लिए होती है। 
  • इसका अर्थ है कि बॉयलर में आपूर्ति की ऊष्मा कम होती है।

\(\eta = \frac{{work\;done}}{{heat\;supplied}}\) 

स्त्रवण के कारण निम्न ऊष्मा की आपूर्ति बॉयलर में संभरण पानी में की जाती है जो दक्षता को बढ़ाता है। 

एक साधारण एकल चरण वाले गैस टरबाइन संयंत्र में यदि T1 न्यूनतम तापमान है और T3 अधिकतम तापमान है, तो rके संदर्भ में कार्य अनुपात क्या है?

  1. \(1 - \frac {T_3}{T_1} (r_p)^\frac {\gamma - 1}{\gamma}\)
  2. \(1 - \frac {T_1}{T_3} (r_p)^\frac {\gamma - 1}{\gamma}\)
  3. \(1 - \frac {T_1}{T_3} (r_p)^\frac {\gamma}{\gamma - 1}\)
  4. \(1 - \frac {T_1}{T_3} (r_p)^\frac 1 {\gamma}\)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : \(1 - \frac {T_1}{T_3} (r_p)^\frac {\gamma - 1}{\gamma}\)

Gas and Vapor Power Cycles Question 14 Detailed Solution

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संकल्पना:

कार्य अनुपात:

  • इसे शुद्ध कार्य और टरबाइन कार्य के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। 
  • गैस टरबाइन ब्रेटन चक्र पर कार्य करता है। 
  • इस चक्र में दो स्थिरोष्म प्रक्रिया और दो समभारिक प्रक्रिया शामिल है। 

.

\(Work Ratio=\frac{W_{net}}{W_T}=\frac{W_T-W_C}{W_T}\)

टरबाइन कार्य को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है,

WT = Cp(T3 - T4)

संपीड़क कार्य को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है,

WC = Cp(T2 - T1)

इसलिए,\(Work ~Ratio=\frac{C_p(T_3-T_4)-C_p(T_2-T_1)}{C_p(T_3-T_4)}\)

\(\Rightarrow1-\frac{T_2-T_1}{T_3-T_4}\)

\(Work~ratio=1-\frac{T_1(\frac{T_2}{T_1}-1)}{T_4(\frac{T_3}{T_4}-1)}\)

यहाँ, \(\frac{T_2}{T_1}=\frac{T_3}{T_4}=r_p^{\frac{\gamma -1}{\gamma}}\)

इसलिए, \(Work~ratio=1-\frac{T_1}{T_4}\)

\(Work~ratio=1-\frac{T_1}{T_4}\times\frac{T_3}{T_3}\)

\(Work~ratio=1-\frac{T_1}{T_3}\times\frac{T_3}{T_4}\)

\(Work~ratio=1 - \frac {T_1}{T_3} (r_p)^\frac {\gamma - 1}{\gamma}\)

वाष्प ऊर्जा संयंत्रों के लिए रैंकिन चक्र एक आदर्श चक्र है क्योंकि:

  1. यह समएन्ट्रॉपिक विस्तार की अनुमति नहीं देता है
  2. संघनित्र में भाप संघनित नहीं होती है
  3. इसमें व्युत्क्रमणीय प्रक्रियाएं शामिल हैं
  4. पानी असंतृप्त अवस्था में पंप में प्रवेश करता है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : इसमें व्युत्क्रमणीय प्रक्रियाएं शामिल हैं

Gas and Vapor Power Cycles Question 15 Detailed Solution

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स्पष्टीकरण:

रैंकिन चक्र:

9 (1)

रैंकिन चक्र एक आदर्श चक्र है क्योंकि इसमें दो स्थिर दबाव और दो समएन्ट्रॉपिक प्रक्रियाएं होती हैं और सभी प्रक्रियाएं व्युत्क्रमणीय होती हैं

रैंकिन चक्र में चार प्रक्रियाएं होती हैं:

प्रक्रिया 1 - 2: समएन्ट्रॉपिक संपीड़न

  • कार्यशील तरल को कम से उच्च दबाव में पंप किया जाता है।

प्रक्रिया 2 - 3: समदाबी ऊष्मा परिवर्धन

  • उच्च दबाव तरल एक बॉयलर में प्रवेश करता है जहां एक बाहरी संतृप्त वाष्प द्वारा शुष्क संतृप्त वाष्प बनने के लिए इसे स्थिर दबाव में गरम किया जाता है।

प्रक्रिया 3 - 4: समएन्ट्रॉपिक विस्तार

  • शुष्क संतृप्त वाष्प एक टरबाइन के माध्यम से फैलता है, जिससे शक्ति पैदा होती है।

प्रक्रिया 4 - 1: समदाबी ऊष्मा अस्वीकृति

  • नम वाष्प तब एक संघनित्र में प्रवेश करता है जहां यह स्थिर दबाव और तापमान पर संतृप्त तरल बनने के लिए संघनित होता है।

Additional Information

  • रैंकिन चक्र दक्षता 35 से 45% तक भिन्न होती है
  • ηcarnot  > ηrankine
  • ( Wnet )rankine > ( Wnet )carnot
  • अनंत या भाप निष्कर्षण की श्रृंखला एक आदर्श पुनर्योजी चक्र की ओर ले जाएगी जिसे रैंकिन चक्र का कार्नोटाइजेशन कहा जाता है।
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