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

व्याख्या:

पंप का प्राइमिंग

• पंप के प्राइमिंग का अर्थ है पंप के आवरण और सक्शन लाइन से हवा को निकालना ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि पंप कुशलतापूर्वक संचालित हो। यह प्रक्रिया पंप के उचित कार्य के लिए महत्वपूर्ण है, खासकर उन मामलों में जहां पंप का उपयोग निचले स्तर से उच्च स्तर तक तरल पदार्थ उठाने के लिए किया जाता है।
• पंपों को दाबांतर बनाकर तरल पदार्थों को स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। हालांकि, जब पंप के आवरण या सक्शन लाइन में हवा फंस जाती है, तो यह दाबांतर को बाधित कर सकती है और पंप को सही ढंग से काम करने से रोक सकती है। प्राइमिंग में पंप के आवरण और सक्शन लाइन को पंप किए जाने वाले तरल पदार्थ से भरना शामिल है, यह सुनिश्चित करना कि सिस्टम में कोई हवा फंसी नहीं है। यह पंप को आवश्यक दबाव अंतर बनाने और तरल पदार्थ को कुशलतापूर्वक स्थानांतरित करने की अनुमति देता है।

प्राइमिंग के तरीके:

• मैनुअल प्राइमिंग: इस विधि में पंप किए जाने वाले तरल पदार्थ से पंप के आवरण और सक्शन लाइन को मैन्युअल रूप से भरना शामिल है। यह एक प्राइमिंग पंप, एक प्राइमिंग चैंबर का उपयोग करके, या तरल पदार्थ को सीधे पंप में डालकर किया जा सकता है।
• स्वचालित प्राइमिंग: कुछ पंप स्वचालित प्राइमिंग सिस्टम से लैस होते हैं जो पंप के आवरण और सक्शन लाइन से हवा को निकालने के लिए एक छोटे सहायक पंप या प्राइमिंग चैंबर का उपयोग करते हैं। ये सिस्टम स्वचालित रूप से प्राइम को बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिससे निरंतर संचालन सुनिश्चित होता है।

प्राइमिंग का महत्व:

• कोटरन को रोकता है: कोटरन तब होता है जब पंप में हवा के बुलबुले बनते हैं और टूटते हैं, जिससे पंप के घटकों को नुकसान होता है। प्राइमिंग सुनिश्चित करता है कि सिस्टम में कोई हवा नहीं है, जिससे कोटरन को रोका जा सकता है और पंप के जीवन का विस्तार किया जा सकता है।
• कुशल संचालन सुनिश्चित करता है: पंप के आवरण या सक्शन लाइन में हवा दाबांतर को बाधित कर सकती है और पंप की दक्षता को कम कर सकती है। प्राइमिंग सुनिश्चित करता है कि पंप अपनी इष्टतम दक्षता पर संचालित होता है, जिससे लगातार प्रदर्शन मिलता है।
• क्षति को रोकता है: बिना प्राइमिंग के पंप चलाने से यह सूखा चल सकता है, जिससे पंप के घटकों को ज़्यादा गरम होना और क्षतिग्रस्त होना हो सकता है। प्राइमिंग सुनिश्चित करता है कि पंप हमेशा तरल पदार्थ से भरा रहता है, जिससे क्षति को रोका जा सकता है और विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित किया जा सकता है।

व्याख्या:

एकल सर्पिल पंप आवरण:

• एक एकल सर्पिल पंप आवरण एक प्रकार का पंप आवरण डिज़ाइन है जिसमें सर्पिल एक एकल सर्पिल आकार का कक्ष होता है जो प्ररक को घेरता है। सर्पिल का प्राथमिक कार्य प्ररक द्वारा द्रव को दी गई गतिज ऊर्जा को दाब ऊर्जा में परिवर्तित करना है।
• एक केन्द्रापसारक पंप में, द्रव घूर्णन अक्ष के साथ या उसके पास पंप प्ररक में प्रवेश करता है और प्ररक द्वारा त्वरित होता है, एक डिफ्यूज़र या सर्पिल कक्ष में रेडियल रूप से बाहर की ओर बहता है, जहाँ से यह निम्न धारा पाइपिंग सिस्टम में बाहर निकलता है। एकल सर्पिल डिज़ाइन सुनिश्चित करता है कि द्रव को प्ररक के पास उच्च-वेग क्षेत्र से सर्पिल में निम्न-वेग क्षेत्र में सुचारू रूप से संक्रमित किया जाता है, प्रवाह विशेषताओं को बनाए रखने में मदद करता है।

लाभ:

• एक समान प्रवाह वितरण: एकल सर्पिल डिज़ाइन प्ररक के चारों ओर एक समान प्रवाह वितरण बनाए रखने में मदद करता है, प्रवाह पृथक्करण और ऊर्जा हानि की संभावना को कम करता है। प्रवाह में यह एकरूपता प्ररक पर कार्य करने वाले रेडियल बलों को कम करती है, जिससे सुचारू संचालन और पंप घटकों पर कम घर्षण और आंसू होता है।
• दक्षता: एक समान प्रवाह वितरण बनाए रखने से, एकल सर्पिल डिज़ाइन उच्च पंप दक्षता प्राप्त करने में मदद करता है। द्रव का सुचारू संक्रमण अशांति और द्रविय नुकसान को कम करता है, यह सुनिश्चित करता है कि प्ररक द्वारा दी गई ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा दाब ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।
• लागत-प्रभावशीलता: एकल सर्पिल पंप आवरण आमतौर पर अधिक जटिल डिज़ाइनों जैसे डबल सर्पिल आवरणों की तुलना में निर्माण में सरल और कम खर्चीले होते हैं। यह लागत-प्रभावशीलता उन्हें कई औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए एक पसंदीदा विकल्प बनाती है जहाँ लागत पर विचार महत्वपूर्ण हैं।

नुकसान:

• सीमित संचालन सीमा: द्वि सर्पिल डिज़ाइनों की तुलना में एकल सर्पिल पंपों की संचालन सीमा प्रतिबंधित हो सकती है। ऑफ-डिज़ाइन स्थितियों में, एकल सर्पिल पंप उच्च रेडियल बल का अनुभव कर सकते हैं, जिससे कंपन और घिसाव में वृद्धि होती है।
• गुहिकायन की संभावना: कुछ स्थितियों में, एकल सर्पिल डिज़ाइन गुहिकायन के लिए अधिक प्रवण हो सकते हैं, खासकर कम प्रवाह दर पर। गुहिकायन पंप प्ररक और आवरण को महत्वपूर्ण क्षति पहुंचा सकता है, जिससे पंप का जीवन और दक्षता कम हो जाती है।

व्याख्या:

द्विसर्पिल आवरण

• एक द्विसर्पिल आवरण एक प्रकार का पंप आवरण है जहाँ सर्पिल (इम्पेलर से छोड़े गए द्रव को इकट्ठा करने वाला सर्पिल आकार का आवरण) को दो अलग-अलग चैनलों या सर्पिल में विभाजित किया जाता है। ये चैनल इम्पेलर पर द्रवीय बलों को संतुलित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिससे त्रिज्यीय भार कम होते हैं और पंप घटकों का जीवन लंबा होता है।
• एक द्विसर्पिल आवरण में, द्रव को इम्पेलर से दो अलग-अलग सर्पिल चैनलों में छोड़ा जाता है। ये चैनल इम्पेलर के चारों ओर दाब को संतुलित करने में मदद करते हैं, त्रिज्यीय प्रणोद को कम करते हैं और पंप बेयरिंग और शाफ्ट पर यांत्रिक तनाव को कम करते हैं। यह डिज़ाइन उच्च क्षमता और उच्च दाब वाले अनुप्रयोगों में विशेष रूप से फायदेमंद है।

लाभ:

• इम्पेलर पर त्रिज्यीय प्रणोद कम होना, जिससे बेयरिंग और शाफ्ट का जीवन लंबा होता है।
• बेहतर द्रवीय संतुलन, जो पंप की समग्र विश्वसनीयता और प्रदर्शन को बढ़ाता है।
• उच्च दाब और उच्च प्रवाह अनुप्रयोगों को बेहतर ढंग से संभालना।

नुकसान:

• डिजाइन और निर्माण में बढ़ी हुई जटिलता, जिससे उत्पादन लागत अधिक हो सकती है।
• अतिरिक्त घटकों और आवश्यक तंग सहनशीलता के कारण अधिक चुनौतीपूर्ण संरेखण और असेंबली प्रक्रियाएँ।

अनुप्रयोग: द्विसर्पिल आवरण आमतौर पर औद्योगिक और नगरपालिका अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं जहाँ उच्च प्रवाह दर और दाब की आवश्यकता होती है, जैसे कि जल उपचार संयंत्रों, रासायनिक प्रसंस्करण और बिजली उत्पादन में।

संकल्पना:

दाबांत्रिय शीर्ष पंप द्वारा उत्पन्न दाब है जिसे द्रव स्तंभ की समतुल्य ऊँचाई के रूप में व्यक्त किया जाता है:

\( H_m = \frac{P}{ρ g} \),

जहाँ, P = दाब, ρ = घनत्व, g = गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण

यह दाब शीर्ष के रूप में पंप द्वारा द्रव को दी गई ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है।

व्याख्या:

त्रिज्यीय प्रवाह पंप:

• त्रिज्यीय प्रवाह पंप एक प्रकार के केन्द्रापसारक पंप होते हैं जहाँ द्रव अक्षीय रूप से प्ररक में प्रवेश करता है लेकिन पंप शाफ्ट के लंबवत, त्रिज्यीय रूप से बाहर निकलता है। ये पंप अपेक्षाकृत कम प्रवाह दरों के साथ उच्च दाब विकसित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, जिससे वे उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं जहाँ एक महत्वपूर्ण दाब शीर्ष की आवश्यकता होती है।

कार्य सिद्धांत: एक त्रिज्यीय प्रवाह पंप में, द्रव को इसके अक्ष (अक्षीय दिशा) के साथ प्ररक के केंद्र में खींचा जाता है। घूर्णन प्ररक द्रव को गतिज ऊर्जा प्रदान करता है, इसे दाब ऊर्जा में परिवर्तित करता है क्योंकि द्रव त्रिज्यीय दिशा में बाहर की ओर गति करता है। द्रव शाफ्ट के 90 डिग्री के कोण पर पंप आवरण से बाहर निकलता है।

लाभ:

• उच्च दाब उत्पन्न करने में सक्षम, जिससे वे बड़े दाब शीर्ष की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श होते हैं।
• संहत डिज़ाइन और अपेक्षाकृत आसान रखरखाव।
• कम श्यानता वाले स्वच्छ तरल पदार्थों को संभालने के लिए उपयुक्त।

नुकसान:

• अक्षीय प्रवाह पंपों की तुलना में सीमित प्रवाह दर क्षमताएँ।
• बड़ी मात्रा में द्रव या अत्यधिक श्यान तरल पदार्थों को संभालने के लिए उपयुक्त नहीं।

अनुप्रयोग: त्रिज्यीय प्रवाह पंप आमतौर पर जल आपूर्ति, रासायनिक प्रसंस्करण, बॉयलर फ़ीड अनुप्रयोगों और सिंचाई प्रणालियों जैसे उद्योगों में उपयोग किए जाते हैं जहाँ उच्च दाब और कम प्रवाह दरों की आवश्यकता होती है।

स्पष्टीकरण:

धनात्मक विस्थापन पंप:

• धनात्मक विस्थापन पंप वे पंप होते हैं जिनमें तरल को चूषण किया जाता है और फिर इसे एक हिलते हुए भाग द्वारा उस पर लगाए गए जोर पर धकेल दिया जाता है या विस्थापित कर दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप तरल को आवश्यक ऊंचाई तक उठाना पड़ता है।
• प्रत्यागामी पंप, वेन पंप, लोब पंप सकारात्मक विस्थापन पंप के उदाहरण हैं जबकि अपकेंद्री पंप गैर-धनात्मक विस्थापन पंप है।

संकल्पना:

पेल्टन पहिया:

यह एक स्पर्शीय प्रवाह वाला आवेग टरबाइन है जिसमें उच्च गति वाले जेट का निर्माण करने के लिए पानी के दबाव ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है और यह जेट इसे घूमने के लिए पहिये से स्पर्शीय रूप से टकराता है। 

टायगन का सूत्र:

इसका उपयोग पेल्टन पहिया वाले टरबाइन में रनर पर बकेट की संख्या निर्धारित करने के लिए किया जाता है। यह निम्न सूत्र द्वारा दिया गया है:

\(Z = 15+{ D\over 2d}\)

जहाँ D = पिच या माध्य व्यास, d = नोजल या जेट व्यास

गणना​:

दिया गया,

D = 1 m, d = 0.1 m

टायगन के सूत्र द्वारा रनर पर बकेट की संख्या

\(Z = 15+{ D\over 2d} = 15+{ 1\over 2\times 0.1}\) = 15 + 5 = 20

संकल्पना:

टरबाइन की कुल दक्षता η_o = आयतनी दक्षता (η_v)× जलीय दक्षता (η_h)× यांत्रिक दक्षता (η_m)

\({\eta _o} = {\eta _v} \times {\eta _h} \times {\eta _m}\)

\({{\rm{\eta }}_{\rm{v}}} = \frac{{{\rm{volume\;of\;water\;actually\;striking\;the\;runner}}}}{{{\rm{volume\;of\;water\;actually\;supplied\;to\;the\;turbine}}}}\)

\({{\rm{\eta }}_{\rm{h}}} = \frac{{{\rm{Power\;deliverd\;to\;runner}}}}{{{\rm{Power\;supplied\;at\;inlet\;}}}} = \frac{{{\rm{R}}.{\rm{P}}}}{{{\rm{W}}.{\rm{P}}}}\)

\({{\rm{\eta }}_{\rm{m}}} = \frac{{{\rm{Power\;at\;the\;shaft\;of\;the\;turbine}}}}{{{\rm{Power\;delivered\;by\;water\;to\;the\;runner}}}} = \frac{{{\rm{S}}.{\rm{P}}}}{{{\rm{R}}.{\rm{P}}}}\)

कुल दक्षता: \({\eta _o} = \frac{{S.P}}{{W.P}}\)

जल शक्ति = ρ × Q × g × h 

गणना:

दिया गया है:

, η_o = 0.8, शीर्ष h = 10m/s और Q = 1m³/s.

\({\eta _o} = \frac{{S.P}}{{W.P}} = \frac{{S.P}}{{\rho \times Q \times g \times h}}\)

\(0.8 = \frac{{S.P}}{{1000 \times 1 \times 9.81 \times 10}} \Rightarrow S.P = 78480\;W \approx 78\;kW\)

व्याख्या:

प्रवाह अनुपात

फ्रांसिस टरबाइन के प्रवाह अनुपात को सैद्धांतिक जेट वेग से इनलेट पर प्रवाह के वेग के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

\(Flow\;Ratio = \frac{{{V_{f1}}}}{{\sqrt {2gH} }}\)

फ्रांसिस टरबाइन की  में,

प्रवाह अनुपात 0.15 से 0.3 तक भिन्न होता है

गति अनुपात 0.6 से 0.9 तक भिन्न होता है

गणना:

\(Flow\;Ratio = \frac{{7}}{{\sqrt {2\times10\times62} }}=0.2\)

स्पष्टीकरण:

ड्राफ्ट ट्यूब

यह एक नली है जो वाहिका निकासी को विसर्जन नली से जोड़ती है जहाँ अंत में पानी का टरबाइन से निर्वहन किया जाता है। 

इसलिए, पनबिजली परियोजना के लिए उपयोग कि  ए जाने वाले प्रतिक्रिया टरबाइन के निकासी पर ड्राफ्ट ट्यूब हमेशा पानी में डूबी हुई रहती है।

कार्य

ड्राफ्ट ट्यूब का प्राथमिक कार्य निकासी पर गतिज ऊर्जा हानि को कम करने के लिए निर्वहन किए गए पानी के वेग को कम करना है।

वर्णन:

पंप: 

वह जलीय मशीन जो यांत्रिक ऊर्जा को जलीय ऊर्जा में परिवर्तित करता है, उसे पंप कहा जाता है। 

नोज़ल: 

यह भिन्न अनुप्रस्थ-काट वाला पाइप या ट्यूब होता है। इसका प्रयोग सामान्यतौर पर प्रवाह के दबाव या दर को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। 

टरबाइन: 

आदि प्रवर्तक या हाइड्रो टरबाइन का मुख्य कार्य विद्युत शक्ति उत्पादित करने के लिए पानी की गतिज ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करना होता है। 

बॉयलर: 

यह एक बंद पात्र होता है जिसमें भाप को ईंधन के दहन द्वारा पानी से उत्पादित किया जाता है। 

स्पष्टीकरण:

विशिष्ट गति:

• इसे ज्यामितीय रूप से समान पंप की गति के रूप में परिभाषित किया जाता है जो एक मीटर की दाबोच्चता के विरुद्ध प्रति सेकंड एक घन मीटर तरल वितरित करेगा।
• इसका उपयोग 2 विभिन्न पंपों के कार्य-निष्पादन की तुलना करने के लिए किया जाता है।
• इसका विमा M0L3/4T-3/2 है और सूत्र द्वारा दिया जाता है और निम्न द्वारा दिया गया है

\(N_{s}=\frac{N\sqrt{Q}}{H_{m}^{3/4}}\)

जहाँ N_S = विशिष्ट गति, Q = निस्सरण, H = वह दाबोच्चता जिसके अंतर्गत पंप कार्य कर रहा है, N = पंप की कार्य करने की गति

Additional Information

(टरबाइन के लिए विशिष्ट गति) = \({{\rm{N}}_{\rm{s}}} = \frac{{{\rm{N}}{\sqrt{P}}}}{{{{\rm{H_m}}^{5/4}}}}\)

गैर-आयामी विशिष्ट गति निम्न द्वारा दी जाती है

\({N_S} = \frac{{N\sqrt P }}{{{{\left( {gH} \right)}^{\frac{5}{4}}} \cdot \sqrt \rho }}\)

फ्रांसिस टरबाइन एक प्रकार की प्रतिक्रिया टरबाइन है, और यह पानी के प्रवाह और ऊंचाई के अंतर की एक विस्तृत श्रृंखला पर काम कर सकती है, जो इसे 1 के विशिष्ट गति मान के लिए उपयुक्त बनाती है। यह पेल्टन की तुलना में संचालन स्थितियों के मामले में अधिक लचीला है। 

स्पष्टीकरण:

समग्र क्षमता (η): इसे पंप के शक्ति आउटपुट से पंप के शक्ति इनपुट के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

पंप की समग्र दक्षता को निम्न रूप में दिया जाएगा,

\({{\rm{\eta }}_{\rm{}}} = \frac{{{\rm{water\;power}}}}{{{\rm{shaft\;power\;}}}} = \frac{{{\rm{\omega QH}}}}{{\rm{P}}}\)

\(P = \frac{{{\bf{\omega QH}}\;}}{{{\eta }}}\)

गणना:

\(\eta = \frac{{{\bf{\rho g QH}}\;}}{{{P }}} = \frac{{{\bf{1000\times10\times0.04\times25}}\;}}{{{16000}}}=0.625\)

Additional Information

दाबमापीय दक्षता (ηman): यह दाबमापीय दाबोच्चता से प्रणोदक द्वारा पानी को दिए गए दाबोच्चता का अनुपात होता है।

\({\eta _{man}} = \frac{{{H_m}}}{{\frac{{{V_{w2}}{u_2}}}{g}}} = \frac{{g{H_m}}}{{{V_{w2}}{u_2}}}\)

यांत्रिक दक्षता (ηm): यह प्रणोदक पर उपलब्ध शक्ति से अपकेंद्रीय पंप के शाफ़्ट पर शक्ति का अनुपात होता है।

\({\eta _m} = \frac{{{\rm{Power\;at\;the\;impeller}}}}{{{\rm{Power\;at\;the\;shaft}}}} = \frac{{\frac{W}{g}\left( {\frac{{{V_{w2}}{u_2}}}{{1000}}} \right)}}{{{\rm{SP}}}}\)

स्पष्टीकरण:

अपवाह नदी संयंत्र:

• अपवाह नदी संयंत्र को एक ऐसे संयंत्र के रूप में परिभाषित किया जाता है जो नदी के न्यूनतम प्रवाह का उपयोग करता है और इसके ऊपरिप्रवाह में पर्याप्त तालाब नहीं है। जब साइट पर निस्सरण मांग से अधिक होता है तो अतिरिक्त पानी अस्थायी रूप से ऊपर की तरफ तालाब में जमा हो जाता है।

Additional Information

 ज्वारीय संयंत्र:

• ज्वारीय ऊर्जा संयंत्र एक ऐसा संयंत्र है जो नवीकरणीय ऊर्जा ज्वार के स्रोत का उपयोग करके विद्युत उत्पन्न करता है।

पंप्ड भंडारण संयंत्र:

• एक पंप भंडारण संयंत्र एक जलविद्युत प्रणाली है जिसमें एक जलाशय में पंप किए गए पानी के उपयोग से उच्च मांग की अवधि के दौरान विद्युत उत्पन्न की जाती है।

भंडारण संयंत्रः

• एक भंडारण संयंत्र को पानी के रूप में ऊर्जा के भंडारण के लिए उपयोग किए जाने वाले संयंत्र के रूप में परिभाषित किया जाता है।