ऊष्मा इंजन

ऊष्मा इंजन एक ऐसा उपकरण है जो ऊष्मीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलता है। यह इसे एक कार्यकारी द्रव, जैसे पानी या भाप, का उपयोग करके करता है जो उच्च तापमान के भंडार से निम्न तापमान के भंडार तक ऊष्मा स्थानांतरित करता है। दोनों भंडारों के बीच तापमान का अंतर दबाव अंतर उत्पन्न करता है, जिससे कार्यकारी द्रव गति करता है। यह गति फिर किसी पिस्टन या अन्य यांत्रिक उपकरण को चलाने के लिए उपयोग की जा सकती है।

ऊष्मा इंजन कैसे काम करते हैं

ऊष्मा इंजन एक ऊष्मागतिक चक्र का पालन करके काम करते हैं:

1. सेवन: कार्यकारी द्रव निम्न तापमान के भंडार से इंजन में खींचा जाता है।
2. संपीड़न: कार्यकारी द्रव को संपीड़ित किया जाता है, जिससे इसका तापमान और दबाव बढ़ता है।
3. शक्ति: उच्च दबाव वाला कार्यकारी द्रव फिर उच्च तापमान के भंडार द्वारा गरम किया जाता है, जिससे यह फैलता है। यह प्रसार एक बल बनाता है जो पिस्टन या अन्य यांत्रिक उपकरण को चलाता है।
4. निष्कासन: फैला हुआ कार्यकारी द्रव फिर इंजन से निम्न तापमान के भंडार में निष्कासित कर दिया जाता है।

ऊष्मा इंजन की दक्षता

ऊष्मा इंजन की दक्षता को कार्य उत्पादन और ऊष्मा इनपुट के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। ऊष्मा इंजन की दक्षता हमेशा 100% से कम होती है, क्योंकि कुछ ऊष्मा इनपुट हमेशा घर्षण और अन्य अक्षमताओं में खो जाती है।

ऊष्मा इंजन की दक्षता को बेहतर बनाया जा सकता है:

• उच्च-तापमान स्रोत का तापमान बढ़ाना
• निम्न-तापमान सिंक का तापमान घटाना
• घर्षण और अन्य अक्षमताओं को कम करना

ऊष्मा इंजन का कार्य

ऊष्मा इंजन एक ऐसा उपकरण है जो ऊष्मा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह जल या वाष्प जैसे द्रव का उपयोग करके उच्च-तापमान स्रोत से निम्न-तापमान सिंक तक ऊष्मा स्थानांतरित करता है। द्रव गरम होने पर फैलता है, और यह विस्तार पिस्टन या टरबाइन को चलाने के लिए उपयोग होता है।

ऊष्मा इंजन की चार स्ट्रोक

ऊष्मा इंजन की मूल कार्यविधि को चार स्ट्रोक में वर्णित किया जा सकता है:

1. इंटेक स्ट्रोक: पिस्टन नीचे जाता है, सिलेंडर में वायु और ईंधन के मिश्रण को खींचता है।
2. संपीडन स्ट्रोक: पिस्टन ऊपर जाता है, वायु और ईंधन के मिश्रण को संपीडित करता है। इससे मिश्रण का दाब और तापमान बढ़ता है।
3. पावर स्ट्रोक: स्पार्क प्लग वायु और ईंधन के मिश्रण को प्रज्वलित करता है, जिससे वह जलता है। इससे उच्च-दाब वाली गैस बनती है जो पिस्टन को नीचे धकेलती है।
4. एग्जॉस्ट स्ट्रोक: पिस्टन नीचे जाता है, निकास गैसों को सिलेंडर से बाहर धकेलता है।

ऊष्मा इंजन के प्रकार

ऊष्मा इंजन एक ऐसा उपकरण है जो ऊष्मा ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलता है। ऊष्मा इंजनों का उपयोग कारों और बिजली संयंत्रों सहित विस्तृत अनुप्रयोगों में होता है।

ऊष्मा इंजन के दो मुख्य प्रकार हैं: बाह्य दहन इंजन और आंतरिक दहन इंजन।

बाह्य दहन इंजन

बाह्य दहन इंजन ऐसे ऊष्मा इंजन होते हैं जिनमें ईंधन इंजन सिलेंडर के बाहर जलाया जाता है। जलते ईंधन से निकलने वाली ऊष्मा का उपयोग पानी को गरम करने के लिए किया जाता है, जो भाप में बदल जाता है। फिर इस भाप का उपयोग पिस्टन को चलाने के लिए किया जाता है, जो यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न करता है।

बाह्य दहन इंजन आमतौर पर आंतरिक दहन इंजनों की तुलना में अधिक कुशल होते हैं, लेकिन वे बड़े और भारी भी होते हैं। बाह्य दहन इंजनों के कुछ उदाहरणों में स्टीम इंजन और स्टर्लिंग इंजन शामिल हैं।

आंतरिक दहन इंजन

आंतरिक दहन इंजन ऐसे ऊष्मा इंजन होते हैं जिनमें ईंधन इंजन सिलेंडर के अंदर जलाया जाता है। जलते ईंधन से निकलने वाली ऊष्मा के कारण सिलेंडर में मौजूद वायु फैल जाती है, जो पिस्टन को चलाती है। आंतरिक दहन इंजन आमतौर पर बाह्य दहन इंजनों की तुलना में छोटे और हल्के होते हैं, लेकिन वे कम कुशल भी होते हैं। आंतरिक दहन इंजनों के कुछ उदाहरणों में गैसोलीन इंजन और डीजल इंजन शामिल हैं।

आंतरिक दहन इंजनों के प्रकार

आंतरिक दहन इंजनों के दो मुख्य प्रकार होते हैं: स्पार्क-इग्निशन इंजन और कम्प्रेशन-इग्निशन इंजन।

स्पार्क-इग्निशन इंजन सिलेंडर में ईंधन को जलाने के लिए स्पार्क प्लग का उपयोग करते हैं। स्पार्क-इग्निशन इंजन आमतौर पर गैसोलीन से चलने वाले वाहनों में प्रयोग किए जाते हैं।

कम्प्रेशन-इग्निशन इंजन सिलेंडर में ईंधन को जलाने के लिए संपीड़न की ऊष्मा का उपयोग करते हैं। कम्प्रेशन-इग्निशन इंजन आमतौर पर डीजल से चलने वाले वाहनों में प्रयोग किए जाते हैं।

बाह्य और आंतरिक दहन इंजनों की तुलना

निम्नलिखित तालिका बाह्य और आंतरिक दहन इंजनों की तुलना करती है:

निष्कर्ष

हीट इंजन हमारे आधुनिक विश्व का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। इनका उपयोग कारों से लेकर पावर प्लांटों तक विस्तृत अनुप्रयोगों में किया जाता है। हीट इंजन के दो मुख्य प्रकार होते हैं: बाह्य दहन इंजन और आंतरिक दहन इंजन। प्रत्येक प्रकार के हीट इंजन के अपने लाभ और हानियां होती हैं।

हीट इंजन उदाहरण

हीट इंजन ऐसे उपकरण हैं जो ऊष्मा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलते हैं। इनका उपयोग कारों, पावर प्लांटों सहित विस्तृत अनुप्रयोगों में किया जाता है, लेकिन रेफ्रिजरेटरों में नहीं।

हीट इंजन के कई अलग-अलग प्रकार होते हैं, लेकिन ये सभी एक ही मूलभूत सिद्धांत पर काम करते हैं। कार्यरत द्रव में ऊष्मा डाली जाती है, जिससे वह फैलता है। यह विस्तार दबाव बनाता है, जिसे पिस्टन या टरबाइन चलाने के लिए उपयोग किया जा सकता है। फिर कार्यरत द्रव को ठंडा किया जाता है, जिससे वह सिकुड़ता है और अपनी मूल अवस्था में लौटता है। यह चक्र बार-बार दोहराया जाता है, जिससे यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न होती है।

हीट इंजन के उदाहरण

हमारे आस-पास की दुनिया में ऊष्मा इंजनों के कई अलग-अलग उदाहरण मौजूद हैं। कुछ सबसे आम उदाहरण इस प्रकार हैं:

• कारें: कारें एक प्रकार के ऊष्मा इंजन का उपयोग करती हैं जिसे आंतरिक दहन इंजन कहा जाता है। आंतरिक दहन इंजन ईंधन को जलाकर ऊष्मा उत्पन्न करते हैं, जिसका उपयोग पिस्टन को फैलाने के लिए किया जाता है। यह विस्तार क्रैंकशाफ्ट को चलाता है, जो कार के पहियों को घुमाता है।
• बिजली संयंत्र: बिजली संयंत्र एक प्रकार के ऊष्मा इंजन का उपयोग करते हैं जिसे स्टीम टरबाइन कहा जाता है। स्टीम टरबाइन ऊष्मा का उपयोग पानी को उबालने के लिए करती है, जिससे भाप बनती है। फिर इस भाप का उपयोग टरबाइन को चलाने के लिए किया जाता है, जो बिजली उत्पन्न करता है। रेफ्रिजरेटर एक प्रकार के ऊष्मा इंजन का उपयोग करते हैं जिसे वाष्प-संपीडन चक्र कहा जाता है। वाष्प-संपीडन चक्र काम का उपयोग करके एक रेफ्रिजरेंट को संपीडित करते हैं, जो फिर द्रव में बदल जाता है। तरल रेफ्रिजरेंट को ठंडा किया जाता है, जिससे वह वापस गैस में बदल जाता है। यह चक्र बार-बार दोहराया जाता है, जिससे रेफ्रिजरेटर के अंदर से ऊष्मा हटाई जाती है।

ऊष्मा इंजन का अनुप्रयोग

ऊष्मा इंजन एक ऐसा उपकरण है जो ऊष्मा ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलता है। ऊष्मा इंजनों का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

• परिवहन: ऊष्मा इंजन कारों, ट्रकों, ट्रेनों और विमानों को चलाने के लिए प्रयोग किए जाते हैं।
• बिजली उत्पादन: ऊष्मा इंजन बिजली उत्पन्न करने के लिए प्रयोग किए जाते हैं।
• औद्योगिक प्रक्रियाएँ: ऊष्मा इंजन कारखानों और अन्य औद्योगिक स्थानों में मशीनों और उपकरणों को चलाने के लिए प्रयोग किए जाते हैं।
• रेफ्रिजरेशन और वातानुकूलन: रेफ्रिजरेटर और एयर कंडीशनर ऊष्मा पंपों द्वारा संचालित होते हैं, ऊष्मा इंजनों द्वारा नहीं।

परिवहन

ऊष्मा इंजन परिवहन में प्रयोग होने वाले सबसे सामान्य इंजन प्रकार हैं। गैसोलीन इंजन, डीज़ल इंजन और जेट इंजन सभी ऊष्मा इंजन हैं।

• गैसोलीन इंजन अधिकांश कारों और हल्के ट्रकों में प्रयोग किए जाते हैं। गैसोलीन इंजन सिलेंडर में गैसोलीन जलाकर काम करते हैं, जिससे ऊष्मा और दबाव उत्पन्न होता है। यह ऊष्मा और दबाव पिस्टन को हिलाते हैं, जो क्रैंकशाफ्ट को घुमाता है और पहियों को चलाता है।
• डीज़ल इंजन भारी-ड्यूटी ट्रकों, बसों और जहाजों में प्रयोग किए जाते हैं। डीज़ल इंजन सिलेंडर में डीज़ल ईंधन जलाकर काम करते हैं, जिससे ऊष्मा और दबाव उत्पन्न होता है। यह ऊष्मा और दबाव पिस्टन को हिलाते हैं, जो क्रैंकशाफ्ट को घुमाता है और पहियों को चलाता है।
• जेट इंजन विमानों में प्रयोग किए जाते हैं। जेट इंजन दहन कक्ष में जेट ईंधन जलाकर काम करते हैं, जिससे ऊष्मा और दबाव उत्पन्न होता है। यह ऊष्मा और दबाव टरबाइन ब्लेडों को घुमाते हैं, जो कंप्रेसर को घुमाता है और विमान को आगे बढ़ाता है।

बिजली उत्पादन

हीट इंजनों का उपयोग बिजली उत्पन्न करने के लिए भी किया जाता है। पावर प्लांट जीवाश्म ईंधन या परमाणु ईंधन को जलाके मिलने वाली ऊष्मा ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने के लिए हीट इंजनों का उपयोग करते हैं। फिर इस यांत्रिक ऊर्जा का उपयोग जनरेटर को घुमाने के लिए किया जाता है, जो बिजली उत्पन्न करता है।

औद्योगिक प्रक्रियाएँ

हीट इंजनों का उपयोग कारखानों और अन्य औद्योगिक सेटिंग्स में मशीनों और उपकरणों को चलाने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, हीट इंजनों का उपयोग निम्नलिखित को चलाने के लिए किया जाता है:

• पंप
• कंप्रेसर
• कन्वेयर
• पंखे
• ब्लोअर

रेफ्रिजरेशन और एयर कंडीशनिंग

हीट इंजनों का उपयोग रेफ्रिजरेटरों और एयर कंडीशनरों को चलाने के लिए नहीं किया जाता है। रेफ्रिजरेटर और एयर कंडीशनर एक रेफ्रिजरेशन चक्र का उपयोग करके रेफ्रिजरेटर या एयर कंडीशनर के अंदर से ऊष्मा को हटाकर बाहर स्थानांतरित करने का काम करते हैं।

हीट इंजन एक बहुउद्देशीय और कुशल तकनीक हैं जिनका उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है। हीट इंजन हमारे आधुनिक जीवनशैली के लिए अत्यावश्यक हैं और वे भविष्य में भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते रहेंगे।

हीट इंजन FAQs

हीट इंजन क्या है?

हीट इंजन एक ऐसा उपकरण है जो ऊष्मा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलता है। हीट इंजनों का उपयोग कारों और पावर प्लांटों सहित विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है।

हीट इंजन कैसे कार्य करता है?

हीट इंजन एक कार्यशील द्रव का उपयोग करके उच्च तापमान वाले रिज़र्वायर से निम्न तापमान वाले रिज़र्वायर तक ऊष्मा स्थानांतरित करता है। फिर इस कार्यशील द्रव का उपयोग पिस्टन या अन्य यांत्रिक उपकरण को चलाने के लिए किया जाता है।

एक ऊष्मा इंजन की दक्षता क्या है?

एक ऊष्मा इंजन की दक्षता को कार्य आउटपुट और ऊष्मा इनपुट के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। एक ऊष्मा इंजन की दक्षता हमेशा 100% से कम होती है क्योंकि कुछ ऊष्मा इनपुट हमेशा घर्षण और अन्य अक्षमताओं के कारण खो जाती है।

ऊष्मा इंजन के विभिन्न प्रकार क्या हैं?

ऊष्मा इंजनों के कई अलग-अलग प्रकार होते हैं, लेकिन सबसे आम हैं:

• स्टीम इंजन वाष्प को कार्यरत द्रव के रूप में उपयोग करते हैं। स्टीम इंजन पहले प्रकार के ऊष्मा इंजन थे जिन्हें विकसित किया गया था, और वे आज भी कुछ अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।
• आंतरिक दहन इंजन गैसोलीन या डीजल ईंधन को कार्यरत द्रव के रूप में उपयोग करते हैं। आंतरिक दहन इंजन अधिकांश कारों और ट्रकों में उपयोग किए जाते हैं।
• गैस टर्बाइन गर्म गैसों को कार्यरत द्रव के रूप में उपयोग करते हैं। गैस टर्बाइन कुछ बिजली संयंत्रों और जेट इंजनों में उपयोग किए जाते हैं।
• स्टर्लिंग इंजन गैस के एक बंद चक्र को कार्यरत द्रव के रूप में उपयोग करते हैं। स्टर्लिंग इंजन उनकी उच्च दक्षता के लिए जाने जाते हैं, लेकिन वे अन्य प्रकारों की तुलना में अधिक जटिल और निर्माण में महंगे भी होते हैं।

ऊष्मा इंजनों के क्या लाभ और हानियां हैं?

ऊष्मा इंजनों के कई लाभ होते हैं, जिनमें शामिल हैं:

• वे ऊष्मा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित कर सकते हैं, जिसका उपयोग विभिन्न प्रकार के उपकरणों को चलाने के लिए किया जा सकता है।
• वे अपेक्षाकृत दक्ष होते हैं, और वे लंबे समय तक बिना रिफ्यूलिंग के संचालित हो सकते हैं।
• वे निर्माण और रखरखाव में अपेक्षाकृत सस्ते होते हैं।

हालांकि, हीट इंजनों में कई नुकसान भी हैं, जिनमें शामिल हैं:

• वे ग्रीनहाउस गैसें उत्पन्न करते हैं, जो जलवायु परिवर्तन में योगदान देती हैं।
• वे शोर और प्रदूषण पैदा कर सकते हैं।
• उन्हें गर्मी के स्रोत की आवश्यकता होती है, जो कुछ स्थानों पर प्राप्त करना कठिन हो सकता है।

हीट इंजनों के भविष्य की संभावनाएं क्या हैं?

हीट इंजनों का भविष्य अनिश्चित है। कुछ विशेषज्ञों का मानना है कि हीट इंजनों को अंततः अधिक कुशल और पर्यावरण के अनुकूल प्रौद्योगिकियों, जैसे कि ईंधन कोशिकाओं और सौर ऊर्जा द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया जाएगा। हालांकि, हीट इंजन अभी भी कई वर्षों तक वैश्विक ऊर्जा मिश्रण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते रहने की संभावना है।