Power Engineering MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Power Engineering - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

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।

संकल्पना:

न्यूनतम कार्य इनपुट के लिए, प्रत्येक चरण में दाब अनुपात बहु-स्तरीय संपीड़न में समान होना चाहिए।

N-चरण संपीडन में,

\(\frac{{{P_2}}}{{{P_1}}} = \frac{{{P_3}}}{{{P_2}}} = \frac{{{P_4}}}{{{P_3}}} = \frac{{{P_{N + 1}}}}{{{P_N}}} = constant\left( k \right)\)

\(\frac{{{P_{N + 1}}}}{{{P_N}}} = {\left( k \right)^N}\)

दो चरण संपीडन के लिए \({\rm{\;}}Pressure{\rm{\;}}ratio = {\left( {\frac{{{P_2}}}{{{P_1}}}} \right)^{1/2}}\)

\({W_{per{\rm{\;}}stage}} = {\rm{\;}}\frac{n}{{n - 1}}{\rm{\;}}{m_a}R{\rm{\;}}{T_1}\left[ {{{\left( {\frac{{{P_2}}}{{{P_1}}}} \right)}^{\frac{{n - 1}}{n}}} - 1} \right]{\rm{\;}}\)

अर्थात् W प्रति चरण दाब अनुपात और इनलेट तापमान T1 का फलन है ।उचित इंटरकूलिंग के लिए प्रत्येक चरण में इंटरकूलिंग के बाद तापमान समान होता हैi

अर्थात् दो चरण संपीडन के लिए

T₁ = T₃

जैसा कि इनलेट पर दाब अनुपात और तापमान समान हैं,  प्रत्येक चरण में किया गया कार्य समान होंगा।

उचित इंटर कूलिंग से हम समतापीय संपीडन को प्राप्त करेंगे जिसके लिए न्यूनतम कार्य करना होगा और दक्षता में सुधार होगा।

अवधारणा:

अभिसारी-अपसारी नोजल में दाब वितरण

• आइए मान लेते हैं कि प्रवाह एक अभिसारी-अपसारी नोजल में हो रहा है।
• प्रारंभ में, निर्गम वाल्व बंद है और कोई प्रवाह नहीं होता है।
• इस प्रकार, अंतर्गम और निर्गम पर दाब समान है और हमें पूरे नोजल में एक रैखिक दाब प्राप्त होता है।
• जैसे ही वाल्व धीरे-धीरे खोला जाता है, अभिसरण खंड में दाब कम हो जाता है और अपसारी खंड में दाब बढ़ जाता है।
• एक बार जब प्रवाह कंठ (न्यूनतम क्षेत्र अनुभाग) में सुपरसोनिक हो जाता है, तो अभिसरण अनुभाग में दाब भिन्नता समान हो जाती है।
• प्रवाह के अपसारी हिस्से में निर्गम पर दाब में अतिरिक्त कमी, सुपरसोनिक स्तर को बनाए रखने का प्रयास करती है।
• लेकिन अपर्याप्त ऊर्जा के कारण, यह सबसोनिक हो जाता है और संक्रमण के दौरान एक प्रघात तरंग उत्पन्न करता है।
• दाब में अधिक गिरावट के साथ, प्रघात तरंग का स्थान बाहर निकलने की ओर बढ़ता है।
• नोजल को प्रघात-मुक्त प्रवाह के लिए डिज़ाइन किया गया है।

हम वह जानते हैं,

\(\frac{{dA}}{A} = \frac{{dP}}{{\rho {v^2}}}\left( {1 - {M^2}} \right)\)

M = 1 का मान dA = 0 देता है जिसका अर्थ है कि क्षेत्र स्थिर है अर्थात उस बिंदु पर जहाँ क्षेत्र में (कंठ पर) परिवर्तन शून्य है, M, 1 (सोनिक) हो जाता है और नोजल के माध्यम से प्रवाह अपने अधिकतम मान तक पहुँच जाता है और नोजल जाम हो जाता है।

जब प्रवाह अधिकतम हो जाता है, तो कंठ पर दाब को क्रांतिक दाब P* कहा जाता है।

स्पष्टीकरण:

• टरबाइन के विशिष्ट फलन अर्थ है आपूर्ति की गई भाप के प्रति इकाई द्रव्यमान का फलन निर्गम।
• अब यदि टरबाइन के विशिष्ट फलन आउटपुट को बढ़ाना है, तो आपूर्ति की गई भाप के समान द्रव्यमान के लिए फलन निर्गम को बढ़ाकर इसे बढ़ाया जा सकता है।
• रैंकिन चक्र की दक्षता इस प्रकार दी गई है- η \(\frac{{{\rm{T_{rejected}}}}}{{{\rm{T_{added}}}}}\) \(\frac{{{\rm{T_{Turbine\;exit}}}}}{{{\rm{T_m}}}}\)
• जहाँ T_m = ऊष्मा वृद्धि का औसत तापमान, तापमान और दाब बढ़ाने से, चक्र का Tm बढ़ता है।  इसलिए दक्षता बढ़ जाएगी।
• विशिष्ट दाब पर अतिताप बढ़ने से टरबाइन के फलन निर्गम में वृद्धि होगी, इसलिए टरबाइन से भाप का विशिष्ट निर्गम और निकास बिंदु संतृप्ति वक्र अर्थात कम नमी सामग्री की ओर स्थानांतरित हो जाएगा।
• एक निश्चित अधिकतम तापमान पर उच्च दाब T-S आरेख पर टरबाइन में बाईं ओर विस्तार के स्थानांतरित होने के कारण नमी की मात्रा में वृद्धि करेगा लेकिन यदि अधिकतम तापमान तय नहीं है तो कथन 3 सदैव सत्य नहीं होगा।

स्पष्टीकरण:

प्रत्यागामी संपीडक की आयतनिक दक्षता,

\({\eta _v} = 1 + C - C{\left[ {\frac{{{P_2}}}{{{P_1}}}} \right]^{\frac{1}{n}}}\)

C = अवकाश आयतन

समीकरण से जैसे-जैसे C घटता है ηvol बढ़ेगा और इसलिए जैसे-जैसे C बढ़ता है ηvol घटता जाएगा।

अंतग्राही वायु को ठंडा करने से इसका घनत्व बढ़ जाएगा, इसलिए अधिक द्रव्यमान प्रवाह दर और समान मात्रा के लिए और इस प्रकार आयतनिक दक्षता बढ़ जाती है।

सही उत्‍तर मुंबई है।

• भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र (BARC) मुंबई में स्थित है ।

Key Points 

• भाभा परमाणु अनुसंधान केंद्र:
  • इसकी स्थापना 1954 में हुई थी।
  • इसका मुख्यालय ट्राम्बे, मुंबई में है।
  • पहले इसे परमाणु ऊर्जा प्रतिष्ठान के नाम से जाना जाता था।
  • वर्तमान में, भापअ केंद्र के घर में आठ अनुसंधान रिएक्टर हैं:
    • अप्सरा, एक मेगावाट का स्विमिंग पूल-प्रकार का रिएक्टर।
    • साइरस, 40 मेगावाट का रिएक्टर।
    • ध्रुव, एक 100 मेगावाट उच्च शक्ति परमाणु अनुसंधान रिएक्टर।
    • ज़र्लियाना, पूर्णिमा I, पूर्णिमा II, पूर्णिमा III और कामिनी
  • यह परमाणु ऊर्जा विभाग के तत्वावधान में आता है।

Additional Information 

• भारत में अन्य परमाणु अनुसंधान केंद्र: 
  • परमाणु खनिज अन्वेषण और अनुसंधान निदेशालय (AMD) हैदराबाद में स्थित है।
  • इंदिरा गांधी परमाणु अनुसंधान केंद्र (IGCAR) तमिलनाडु के कलपक्कम में स्थित है।
  • वैरिएबल एनर्जी साइक्लोट्रॉन सेंटर (VECC) कोलकाता में स्थित है।

वर्णन:

साधारण आवेग टरबाइन (डी लवल टरबाइन):

• इसमें पहला कार्यरत आवेग टरबाइन है। 
• इसमें नोज़ल और गतिमान ब्लेडों का एकल समूह शामिल होता है। इसलिए बॉयलर दबाव से संघनित दबाव तक कुल दबाव कमी एकल नोज़ल में होती है जो 3000 rpm की दबाव सीमा से अधिक उच्च घूर्णन गति प्रदान करती है। 
• इन टरबाइनों का प्रयोग अधिकांश निम्न शक्ति और उच्च-गति वाले उद्देश्यों में किया जाता है।

Additional Information

वर्णन:

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।

वर्णन:

बॉयलर:

• A. S. M. E. के अनुसार भाप उत्पादक इकाई या बॉयलर को "ऊष्मा के स्थानांतरण के लिए उपकरण के साथ मिलकर ऊष्मा के उत्पादन, भट्टी पर गर्म करने या पुनरावेष्‍टन के लिए उपकरणों के संयोजन" के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसलिए इसे तरल पदार्थ को गर्म करने और वाष्पीकृत करने के लिए उपलब्ध कराया जाता है। 

बॉयलर के प्रकार:

जल ट्यूब बॉयलर:

• जब पानी ट्यूब के अंदर होती है (जिसे जल ट्यूब कहा जाता है) जो बाहर से ज्वाला और गर्म गैसों से घिरी होती है, तो ऐसे बॉयलर को जल ट्यूब बॉयलर कहा जाता है। 
• वे संरचना और निर्माण में सुरक्षित, तीव्र वाष्पीय, लोचदार होते हैं। 
• इन बॉयलरों का उपयोग व्यापक रूप से इसलिए किया जाता है क्योंकि उनका निर्माण उच्च दबाव और बड़े वाष्पीकरणीय क्षमताओं के लिए किया जा सकता है। 

जल ट्यूब बॉयलर के प्रकार 

• बैबॉक और विलकॉक्स बॉयलर
• स्टर्लिंग बॉयलर
• लमोंट बॉयलर
• बेंसन बायलर
• लोफर बॉयलर आदि।

अग्नि ट्यूब बॉयलर: 

• जब ईंधन के दहन द्वारा उत्पादित ज्वाला और गर्म गैसें उन ट्यूबों (बहुट्यूब नामक) के माध्यम से पारित होती हैं, जो पानी से घिरे होते हैं, तो ऐसे बॉयलर को अग्नि ट्यूब बॉयलर कहा जाता है। 

अग्नि ट्यूब बॉयलर के प्रकार:

• साधारण ऊर्ध्वाधर बॉयलर 
• लेंकेशायर बॉयलर
• कोचरन बॉयलर
• स्वचालित बॉयलर 

अतिक्रांतिक बॉयलर:

• भाप उत्पादन इकाइयों की एक बड़ी संख्या को 125 atm और 510°C से 300 atm और 660°C तक की सीमा में कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। इन्हें मूल रूप से उपक्रांतिक और अतिक्रांतिक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। उपक्रांतिक में पूर्वतापक, उद्वाष्पक और अतितापक शामिल होते हैं जबकि अतिक्रांतिक बॉयलर को केवल पूर्वतापक और अतितापक की आवश्यकता होती है। 
• अतिक्रांतिक बॉयलर 22 MPa से अधिक के दबाव पर संचालित होते हैं और इसे बॉयलर के माध्यम से एकबार के रूप में भी संदर्भित किया जाता है चूँकि संभरण पानी प्रत्येक भाप चक्र में बॉयलर के माध्यम से केवल एक बार प्रसारित होती है। 

संकल्पना:

अपकेंद्रीय संपीडक

• वायु को रेडियल ब्लेडों के साथ एक घूर्णित प्रणोदक के केंद्र में खिंचा जाता है और अपकेंद्रीय बल द्वारा केंद्र की ओर दबाया जाता है।
• वायु की इस रेडियल गतिविधि के परिणामस्वरूप दबाव वृद्धि होती है।
• वायुप्रवाह दर प्रत्यागामी संपीडक की तुलना में अधिक होती है। लेकिन अधिकतम दबाव मान प्रत्यागामी संपीडक की तुलना में कम होती है।
• अपकेंद्रीय संपीडक का प्रयोग जेट इंजनों और छोटे गैस वाले टरबाइन इंजनों में किया गया था।
• बड़े इंजनों के लिए अक्षीय संपीडक को निम्न अग्र क्षेत्रफल की आवश्यकता होती है और यह अधिक दक्ष होते हैं।

अपकेंद्रीय संपीडक के लिए दबाव अनुपात = 4 : 1

अक्षीय प्रवाह वाले संपीडक के लिए दबाव अनुपात = 1.2 : 1

सही उत्‍तर एन्थ्रेसाइट है।

• एन्थ्रेसाइट में 86%-97% कार्बन होता है और आम तौर पर कोयले के सभी स्तरों का उच्चतम ताप का महत्व होता है। इसमें कार्बन की मात्रा सबसे अधिक होती है।
• एन्थ्रेसाइट एक गर्म, साफ लौ के साथ दहन करता है, जिसमें सल्फर और वाष्पशील की कम सामग्री होती है।
• इसका उपयोग घरेलू अनुप्रयोगों या अन्य विशिष्ट औद्योगिक उपयोगों में किया जाता है जिनके लिए धुआं रहित ईंधन की आवश्यकता होती है।
• भारत में, यह केवल जम्मू और कश्मीर के केंद्र शासित प्रदेश में पाया जाता है।

Additional Information

संकल्पना:

अग्नि ट्यूब बॉयलर: इस बॉयलर में गर्म फ्लू गैस ट्यूब के अंदर मौजूद होती हैं और पानी उन्हें घेरता है। वे निम्न-दबाव वाले बॉयलर होते हैं। संचालन दबाव लगभग 25 बार होता है।

अग्नि ट्यूब बॉयलर के उदाहरण:

• कोर्निश बॉयलर
• कोचरन बॉयलर
• लोकोमोटिव बॉयलर
• लैंकेशायर बॉयलर
• स्कॉटिश समुद्री बॉयलर

जल ट्यूब बॉयलर: इस बॉयलर में जल ट्यूब के अंदर मौजूद होता है और गर्म फ्लू गैस उन्हें घेरती है। वे उच्च-दबाव वाले बॉयलर होते हैं। संचालन दबाव लगभग 250 बार होता है।

जल ट्यूब बॉयलर के उदाहरण:

• स्टर्लिंग बॉयलर
• बैबकॉक और विलकॉक्स बॉयलर
• यारो बॉयलर
• लमोंट बायलर
• लोफलर बॉयलर
• वेलोक्स बॉयलर

लोकोमोटिव बॉयलर में, ड्रैफ्ट एक स्टीम जेट द्वारा उत्पन्न होता है।

ड्रैफ्ट तापीय विद्युत संयंत्र की सबसे आवश्यक प्रणालियों में से एक है जो दहन के लिए आवश्यक मात्रा में वायु की आपूर्ति करता है और प्रणाली से जले हुए उत्पादों को निकालता है।

प्राकृतिक ड्रैफ्ट: चिमनी के अंदर गर्म गैसों और उसके बाहर ठंडी वायुमंडलीय वायु के बीच घनत्व के अंतर के कारण चिमनी द्वारा एक ड्रैफ्ट उत्पन्न होता है।

प्रेरित ड्रैफ्ट: ईंधन के आधार में वायु का दाब चिमनी के नीचे या उसके पास रखे पंखे के माध्यम से वायुमंडल के नीचे हो जाता है।

स्टीम जेट ड्रैफ्ट:

          a)प्रेरित वाष्प जेट: चिमनी में रखे नोजल से पारित की गई वाष्प जेट द्वारा निर्मित ड्रैफ्ट होता है।

         b)कृत्रिम वाष्प जेट:  भट्ठी की आग की जालिका के नीचे राखदानी में रखे नोजल से पारित की गई वाष्प जेट द्वारा निर्मित ड्रैफ्ट होता है। उदाहरण: लोकोमोटिव बॉयलर

संतुलित ड्रैफ्ट: यह प्रेरित और कृत्रिम ड्रैफ्ट का एक संयोजन है। 

सही उत्तर कोयला है।

• अनवीकरणीय संसाधन:
  • जिन स्रोतों को नष्ट किए जाने के बाद उन्हें बदला या पुन: उपयोग नहीं किया जा सकता, उन्हें अनवीकरणीय संसाधन कहा जाता है।
  • ये सीमित संसाधन हैं, इसलिए इनका उपयोग सीमित रूप से किया जाता है।
  • ये पर्यावरण के अनुकूल नहीं हैं क्योंकि कार्बन उत्सर्जन की मात्रा अधिक होती है।
  • इन संसाधनों की लागत अधिक है।
  • ये प्रदूषण-मुक्त नहीं हैं।
  • इन्हे निम्र रखरखाव लागत की आवश्यकता होती है।
  • कोयला, तेल, परमाणु ऊर्जा, पेट्रोलियम, प्राकृतिक गैस, बैटरी, शेल गैस, फॉस्फेट इसके कुछ उदाहरण हैं।

Additional Information

• नवीकरणीय संसाधन:
  • मानव द्वारा उपयोग किए जाने वाले संसाधन, जब से मानव जीवन है।
  • इन संसाधनों का उपयोग हमारे पूर्वजों द्वारा प्रकाश, आश्रय, परिवहन, खाना पकाने, तापन, नुकसान से सुरक्षा जैसे दैनिक उद्देश्यों के लिए किया जाता था।
  • इन्हें ऊर्जा के गैर-पारंपरिक स्रोतों के रूप में भी जाना जाता है।
  • उदाहरण के लिए मृदा, जल निकाय, सूर्य, पवन, ज्वारीय ऊर्जा, भू-तापीय, वन, पर्वत, वन्य जीवन, वायुमंडलीय संसाधन।
  • इनका असीमित उपयोग किया जा सकता है।
  • वे पर्यावरण के अनुकूल हैं।
  • लागत कम है।
  • ये प्रदूषण-मुक्त हैं।
  • इन्हे उच्च रखरखाव लागत की आवश्यकता होती है।
  • ये स्थायी संसाधन हैं।
  • ये पृथ्वी पर मौजूद जीवन को कोई नुकसान नहीं पहुंचाते।

सही उत्तर रूस है।

• रूस ने दुनिया का पहला तैरता हुआ परमाणु संयंत्र विकसित किया है।

Key Points

• अकादमिक लोमोनोसोव दुनिया का पहला तैरता हुआ परमाणु रिएक्टर है।
• अकादमिक लोमोनोसोव का नाम 18वीं शताब्दी के रूसी वैज्ञानिक मिखाइल लोमोनोसोव के नाम पर रखा गया था।
• हाल ही में, पर्यावरणविदों ने इस क्षेत्र में गंभीर जोखिमों की चेतावनी के बावजूद, इसने 22 दिनों में 5,000 किमी की आर्कटिक यात्रा पूरी कर ली है।
• संयंत्र को रूस द्वारा 19 मई 2018 को सेंट पीटर्सबर्ग शिपयार्ड में लॉन्च किया गया था।
• अकादमिक लोमोनोसोव के बाहरी हिस्से को राष्ट्र के ध्वज के लाल, सफेद और नीले रंगों के साथ चित्रित किया गया है।​