රැන්කයින් චක්‍රය

රැන්කයින් චක්‍රය යනු තාපය කාර්ය බවට හරවන තාප ගතික චක්‍රයකි. සංවෘත පුඩුවකට තාපය බාහිරව සපයන අතර එහිදී සාමාන්‍යයෙන් ක්‍රියාත්මක වන තරලය ලෙස යොදා ගන්නේ ජලයයි. මෙම චක්‍රය ලොව පුරා භාවිතා වන විද්‍යුත් ජවයෙන් 86%ක් පමණ උත්පාදනය කරයි. සියලු සූර්ය තාපය, ජෛව ස්කන්ධ, ගල් අඟුරු හා න්‍යෂ්ටික ජව බලාගාර මෙයට ඇතුළත් වේ. මෙය ස්කොට්ලන්ත වාසී මහා ප්‍රාඥයකු වූ විලියම් ජෝන් මැකර්න් රැන්කයින් නමින් නම් කර ඇත.

 විස්තරය 


රැන්කයින් චක්‍රයේ දී භාවිතා වන ප්‍රධාන උපකරණ 4 හි භෞතික සැලසුම් මෙසේය.

රැන්කයින් චක්‍ර බොහෝමයක් ජව උත්පාදක බලාගාරවල හමුවන හුමාල තාප එන්ජින්වල ක්‍රියාකාරීත්වයේ ආදර්ශනයක් විස්තර කරයි. රැන්කයින් චක්‍රය යොදා ගන්නා ජව බලාගාරවල බහුලව භාවිතා කරන තාප ප්‍රභව වන්නේ ගල් අඟුරු, ස්වාභාවික වායු , තෙල් හා න්‍යෂ්ටික ප්‍රභවයි.

රැන්කයින් චක්‍රය සමහරක් විට ප්‍රායෝගික කානොට් චක්‍රය ලෙස ද හැඳින්වේ. පරිපූර්ණ ටර්බයිනයක් භාවිතා කළ විට, TS රූප සටහන කානොට් චක්‍රය ප්‍රතිසංවිධානය කිරීම ආරම්භ කරයි. ප්‍රධාන වෙනස වන්නේ වායු වෙනුවට තරලය මත පීඩනය යෙදීමට පොම්පයක් යොදා ගැනීමයි. මෙයට සම්පීඩකයක් තුළ ඇති වායුව සම්පීඩනය කරනවාට වඩා සිය ගුණයකටත් වඩා තරම් අඩු ශක්තියක් අවශ්‍යයි.

රැන්කයින් චක්‍රයේ කාර්යක්ෂමතාවය සාමාන්‍යයෙන් ක්‍රියාත්මක වන තරලයෙන් සීමා වේ. පීඩනය අතිශයෙන් අර්බුදකාරී තත්ත්වයකට පත් නොවී චක්‍රය ක්‍රියාත්මක විය හැකි උෂ්ණත්ව පරාසය අතිශයින් කුඩා වේ. ටර්බයිනවලට ඇතුළු කිරීමෙන් පසු උෂ්ණත්වය සාමාන්‍යයෙන් සෙල්සියස් අංශක 565 ක් (මල නොකන වානේවල ප්‍රසාරණ (creep) සීමාව) වන අතර සංඝනීකාරක උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 30 පමණ වේ. මෙය නූතන ගල් අඟුරු බලාගාරයක 42% ක් වු නියම කාර්යක්ෂමතාව හා සංසන්දනාත්මකව බලන කල 63% ක පමණ සෛද්ධාන්තික කානොට් කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා දෙයි. මෙම ටර්බයිනවලට ඇතුළු කරන උෂ්ණත්වය (වායු ටර්බයින හා සංසන්දනාත්මකව) අඩු නිසා රැන්කයින් චක්‍රය සංයුක්ත චක්‍රීය වායු ටර්බයින ජව බලාගාරවල පාගල් චක්‍රය ලෙස නිරන්තරයෙන් යොදා ගනී.

රැන්කයින් චක්‍රයේ දී ක්‍රියාත්මක වන තරලය සංවෘත පුඩුවක් අනුගමනය කරන අතර එය නැවත භාවිත වේ. ජව බලාගාරවලින් නිරන්තරයෙන් ඉවත් වන සේ පෙනෙන ජල වාෂ්ප ජනනය වන්නේ සිසිලන පද්ධතිය මඟිනි. එයින් ප්‍රයෝජනවත් කාර්යයක් සඳහා පරිවර්තනය කළ නොහැකි අපතේ යන තාපය නිරූපණය කරයි. හුමාලය , සිසිල් සංතෘප්ත වාතය සමඟ ගැටෙන තෙක් නොපෙනී පවතින අතර ගැටීමේ දී එය ඝනීභවනය වී සිසිලන අටළු තුළින් නිකුත් වනවා සේ පෙනෙන සුදු පැහැති වළාකුළු නිර්මාණය කරයි. රැන්කයින් චක්‍ර තුළ දී බොහෝමයක් ද්‍රව්‍ය භාවිතා කළ හැකි මුත් ඒ සඳහා සාමාන්‍යයෙන් භාවිත කරන්නේ ජලයයි.එහි වූ විෂ දායක නොවීම හා ප්‍රතික්‍රියාකාරී නොවන රසායන ද්‍රව්‍ය බහුලතාව, අඩු පිරිවැය හා තාප ගතික ගුණ වැනි ගුණයන් ඊට හේතු වේ.

අනෙක් චක්‍ර හා බැලීමේ දී එහි ඇති මූලික වාසියක් වන්නේ සම්පීඩක අදියරේ දී පොම්පය ක්‍රියාත්මක කිරීමට සාපේක්ෂව අඩු කාර්යයක් අවශ්‍ය වීමයි. එසේ වීමට හේතුව එම ලක්ෂ්‍යයේ දී ක්‍රියාත්මක වන ද්‍රව්‍යය එහි ද්‍රව කලාපයේ පැවතීමයි. තරලය ද්‍රවය බවට පත් කිරීමෙන් පොම්පයෙන් ටර්බයින ජවය දළ වශයෙන් 1%ක් පමණක් භාවිතා කරන අතර එමනිසා සැබෑ චක්‍රය සඳහා වඩා විශාල කාර්යක්ෂමතාවයක් සපයයි. අඩු තාපය ප්‍රමාණය එකතු වන නිසා මෙම වාසිය යම්තාක් දුරට නැති වේ. උදාහරණයක් ලෙස වායු ටර්බයිනවල සෙල්සියස් අංශක 1500 ක පමණ ඇතුළත් කිරීමේ උෂ්ණත්වයක් පවතී. කෙසේ නමුත් හුමාල චක්‍රවල හා ගෑස් ටර්බයිනවල කාර්යක්ෂමතාවය බොහෝ දුරට හොඳින් ගැලපේ.