Air and Gas Compressors MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Air and Gas Compressors - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

Last updated on Jun 10, 2025

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Latest Air and Gas Compressors MCQ Objective Questions

Air and Gas Compressors Question 1:

समान इनलेट अवस्था और समान निकास दाब के लिए एक रेसिप्रोकेटिंग एयर कंप्रेसर में कार्य इनपुट न्यूनतम कब होता है?

  1. संपीडन का पालन करता है
  2. संपीडन का पालन करता है
  3. संपीडन का पालन करता है
  4. संपीडन का पालन करता है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : संपीडन का पालन करता है

Air and Gas Compressors Question 1 Detailed Solution

व्याख्या:

एक रेसिप्रोकेटिंग एयर कंप्रेसर में कार्य इनपुट

  • एक रेसिप्रोकेटिंग एयर कंप्रेसर में कार्य इनपुट, किसी दिए गए वायु के द्रव्यमान को प्रारंभिक दाब और तापमान से उच्च दाब तक संपीड़ित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा को संदर्भित करता है। यह ऊर्जा उस प्रक्रिया पथ पर निर्भर करती है जिसका संपीड़न अनुसरण करता है (जैसे, समतापीय, समदैशिक, या बहुपद)।

संपीडन PV = स्थिरांक (समतापीय प्रक्रिया) का पालन करता है।

ऊष्मागतिक विश्लेषण:

  • एक रेसिप्रोकेटिंग एयर कंप्रेसर में, संपीड़न प्रक्रिया विभिन्न ऊष्मागतिक पथों का पालन कर सकती है, जैसे कि समतापीय, रुद्धोष्म (समदैशिक), या बहुपद प्रक्रियाएँ।
  • एक संपीड़न प्रक्रिया में कार्य इनपुट दाब-आयतन (P-V) वक्र के नीचे के क्षेत्र द्वारा दिया जाता है। इसलिए, किया गया कार्य प्रक्रिया पथ पर निर्भर करता है।
  • एक समतापीय प्रक्रिया (PV = स्थिरांक) के लिए, संपीड़न के दौरान वायु का तापमान स्थिर रहता है। इसे प्राप्त करने के लिए परिवेश के साथ पूर्ण ऊष्मा हस्तांतरण की आवश्यकता होती है, यह सुनिश्चित करना कि संपीड़न के दौरान उत्पन्न ऊष्मा को लगातार हटा दिया जाता है।

एक समतापीय प्रक्रिया में किया गया कार्य:

समतापीय संपीड़न के दौरान किया गया कार्य इस प्रकार दिया जाता है:

Wसमतापीय = mRT ln (P2/P1)

  • m: संपीड़ित की जा रही वायु का द्रव्यमान
  • R: विशिष्ट गैस स्थिरांक
  • T: वायु का निरपेक्ष तापमान (एक समतापीय प्रक्रिया में स्थिर)
  • P1: वायु का प्रारंभिक दाब
  • P2: वायु का अंतिम दाब

एक समतापीय प्रक्रिया में, कार्य इनपुट दाब अनुपात (P2/P1) के प्राकृतिक लघुगणक के समानुपाती होता है, और तापमान स्थिर रहता है। यह अन्य प्रक्रियाओं की तुलना में सबसे कम मात्रा में कार्य करता है क्योंकि संपीड़न के दौरान उत्पन्न ऊष्मा को हटा दिया जाता है, जिससे तापमान और दाब में वृद्धि को दिए गए दाब अनुपात से अधिक नहीं होने से रोका जाता है।

क्यों समतापीय संपीड़न को न्यूनतम कार्य की आवश्यकता होती है:

  • समतापीय संपीड़न के दौरान, वायु का तापमान स्थिर रहता है, जो किसी दिए गए आयतन में कमी के लिए दाब वृद्धि को कम करने में मदद करता है।
  • दाब वृद्धि में कमी के परिणामस्वरूप P-V वक्र के नीचे का क्षेत्र कम हो जाता है, जिससे कार्य इनपुट कम हो जाता है।
  • इसके विपरीत, रुद्धोष्म या बहुपद प्रक्रियाओं में, संपीड़न के दौरान तापमान बढ़ जाता है, जिससे उच्च दाब वृद्धि होती है और परिणामस्वरूप, अधिक कार्य इनपुट होता है।

व्यावहारिक चुनौतियाँ:

  • जबकि समतापीय संपीड़न सैद्धांतिक रूप से सबसे कुशल है, व्यवहार में पूर्ण समतापीय परिस्थितियों को प्राप्त करना तेजी से संपीड़न के दौरान निरंतर ऊष्मा हस्तांतरण को बनाए रखने में कठिनाई के कारण चुनौतीपूर्ण है।
  • समतापीय संपीड़न के अनुमान के लिए, बहु-चरण कंप्रेसर में इंटरकूलर का उपयोग अक्सर वायु को चरणों के बीच ठंडा करने के लिए किया जाता है, जिससे समग्र कार्य इनपुट कम हो जाता है।

Air and Gas Compressors Question 2:

एकल-क्रिया, एकल-सिलिंडर पारस्परिक वायु कंप्रेसर 110 kPa और 300K से 660 kPa तक 20 kg/min वायु को PV1.25 = नियतांक के अनुसार संपीडित कर रहा है। यांत्रिक दक्षता 80% है। कंप्रेसर के लिए शक्ति इनपुट क्या है? [R = 0.287 kJ/kg-K, , क्लीयरेंस, रिसाव और शीतलन की उपेक्षा करें]

  1. 39.23 kW
  2. 58.54 kW
  3. 27.38 kW
  4. 71.75 kW

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : 71.75 kW

Air and Gas Compressors Question 2 Detailed Solution

संप्रत्यय:

हम पारस्परिक कंप्रेसर में वायु को संपीडित करने के लिए आवश्यक शक्ति इनपुट को निर्धारित करने के लिए बहुपद प्रक्रिया समीकरणों और यांत्रिक दक्षता का उपयोग करते हैं।

दिया गया है:

  • वायु की द्रव्यमान प्रवाह दर, \( \dot{m} = 20 \, \text{kg/min} = 0.333 \, \text{kg/s} \)
  • इनलेट दबाव, \( P_1 = 110 \, \text{kPa} \)
  • इनलेट तापमान, \( T_1 = 300 \, \text{K} \)
  • आउटलेट दबाव, \( P_2 = 660 \, \text{kPa} \)
  • बहुपद सूचकांक, \( n = 1.25 \)
  • गैस स्थिरांक, \( R = 0.287 \, \text{kJ/kg·K} \)
  • यांत्रिक दक्षता, \( \eta_{\text{mech}} = 80\% = 0.8 \)
  • दिया गया है: \( (6)^{0.2} = 1.43 \)

चरण 1: बहुपद कार्य किया गया गणना करें

प्रति किग्रा वायु के लिए बहुपद प्रक्रिया के लिए किया गया कार्य है:

\( W_{\text{polytropic}} = \frac{n}{n-1} \times R \times T_1 \times \left[ \left( \frac{P_2}{P_1} \right)^{\frac{n-1}{n}} - 1 \right] \)

मानों को प्रतिस्थापित करें:

\( W_{\text{polytropic}} = \frac{1.25}{0.25} \times 0.287 \times 300 \times \left[ (6)^{0.2} - 1 \right] \)

\( W_{\text{polytropic}} = 5 \times 0.287 \times 300 \times (1.43 - 1) \)

\( W_{\text{polytropic}} = 184.515 \, \text{kJ/kg} \)

चरण 2: इंगित शक्ति की गणना करें

इंगित शक्ति द्रव्यमान प्रवाह दर से गुणा किया गया कार्य है:

\( P_{\text{indicated}} = \dot{m} \times W_{\text{polytropic}} \)

\( P_{\text{indicated}} = 0.333 \times 184.515 = 61.5 \, \text{kW} \)

चरण 3: शक्ति इनपुट की गणना करें

शक्ति इनपुट यांत्रिक दक्षता के लिए खाते में है:

\( P_{\text{input}} = \frac{P_{\text{indicated}}}{\eta_{\text{mech}}} \)

\( P_{\text{input}} = \frac{61.5}{0.8} = 76.875 \, \text{kW} \)

Air and Gas Compressors Question 3:

किसी दिए गए चरण कार्य के लिए एक अक्षीय प्रवाह कंप्रेसर का लोडिंग गुणांक क्या है? [जहाँ u रोटर का परिधीय वेग है]:

  1. \(\sqrt{u} \) के व्युत्क्रमानुपाती
  2. u2 के व्युत्क्रमानुपाती
  3. u2 के समानुपाती
  4. u के समानुपाती

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : u2 के व्युत्क्रमानुपाती

Air and Gas Compressors Question 3 Detailed Solution

व्याख्या:

अक्षीय प्रवाह कंप्रेसर का लोडिंग गुणांक

परिभाषा: अक्षीय प्रवाह कंप्रेसर का लोडिंग गुणांक एक आयामहीन प्राचल है जो कंप्रेसर के किसी दिए गए चरण में रोटर ब्लेड द्वारा वायु प्रवाह को दी जाने वाली ऊर्जा की मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है। यह कंप्रेसर चरण के प्रदर्शन और दक्षता को निर्धारित करने में एक आवश्यक कारक है। लोडिंग गुणांक को आमतौर पर किए गए चरण कार्य और रोटर के परिधीय वेग (u) के संदर्भ में व्यक्त किया जाता है।

लोडिंग गुणांक, जिसे अक्सर ψ के रूप में दर्शाया जाता है, को गणितीय रूप से इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

ψ = Δh/u²

जहाँ:

  • Δh: चरण कार्य या एन्थैल्पी वृद्धि (J/kg).
  • u: रोटर का परिधीय वेग (m/s).

लोडिंग गुणांक (ψ) परिधीय वेग (u) के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती है। सूत्र से स्पष्ट है:

ψ = Δh/u²

Air and Gas Compressors Question 4:

टर्बोचार्जर का कंप्रेसर किसके द्वारा संचालित होता है?

  1. इंजन की यांत्रिक शक्ति द्वारा
  2. मैन्युअली
  3. इंजन के निकास प्रवाह में लगे गैस टरबाइन द्वारा
  4. बैटरी द्वारा संचालित अलग विद्युत मोटर द्वारा

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : इंजन के निकास प्रवाह में लगे गैस टरबाइन द्वारा

Air and Gas Compressors Question 4 Detailed Solution

व्याख्या:

टर्बोचार्जर कंप्रेसर ड्राइव

  • एक टर्बोचार्जर एक ऐसा उपकरण है जिसका उपयोग आंतरिक दहन इंजन के शक्ति उत्पादन और दक्षता को बढ़ाने के लिए किया जाता है, जिससे दहन कक्ष में अधिक हवा प्रवेश करती है। इसमें दो मुख्य घटक होते हैं: एक टरबाइन और एक कंप्रेसर। टरबाइन इंजन से निकलने वाली निकास गैसों द्वारा संचालित होता है, और कंप्रेसर को टरबाइन से जोड़ा जाता है ताकि आने वाली हवा को संपीड़ित किया जा सके और इसे उच्च दबाव पर इंजन तक पहुँचाया जा सके।
  • एक टर्बोचार्जर में, इंजन से निकलने वाली निकास गैसें टरबाइन से गुजरती हैं, जिससे यह घूमता है। यह घूर्णी ऊर्जा एक शाफ्ट के माध्यम से कंप्रेसर में स्थानांतरित होती है। कंप्रेसर तब परिवेशी हवा को खींचता है, इसे संपीड़ित करता है, और इसे बढ़े हुए दबाव पर इंजन के इनटेक मैनिफोल्ड में पहुँचाता है। यह प्रक्रिया इंजन में अधिक हवा (और इसलिए अधिक ऑक्सीजन) को प्रवेश करने की अनुमति देती है, जिससे अधिक ईंधन का दहन होता है और परिणामस्वरूप शक्ति उत्पादन में वृद्धि होती है।

टर्बोचार्जर के लाभ:

  • अधिक हवा और ईंधन के दहन की अनुमति देकर इंजन की शक्ति उत्पादन में वृद्धि।
  • निकास ऊर्जा के बेहतर उपयोग के कारण ईंधन दक्षता में सुधार।
  • समान शक्ति उत्पादन के लिए इंजन के आकार में कमी, जिससे हल्के और अधिक कॉम्पैक्ट डिज़ाइन बनते हैं।
  • अधिक कुशल दहन के परिणामस्वरूप उत्सर्जन में कमी।

टर्बोचार्जर के नुकसान:

  • टर्बो लैग, जो टरबाइन के स्पूल होने पर बिजली वितरण में देरी है।
  • इंजन सिस्टम की जटिलता और लागत में वृद्धि।
  • अतिरिक्त घटकों के कारण उच्च रखरखाव आवश्यकताएँ।

Air and Gas Compressors Question 5:

एकल-चरण, एकल-क्रियाशील पारस्परिक प्रशीतन कंप्रेसर का निम्नलिखित आंकड़ा है:

निकासी आयतन = 0.0005 m³

स्ट्रोक आयतन = 0.01 m³

सक्शन आयतन = 0.0084 m³

कंप्रेसर की आयतन दक्षता इस प्रकार दी गई है

  1. 84%
  2. 94%
  3. 78%
  4. 90%

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 84%

Air and Gas Compressors Question 5 Detailed Solution

सिद्धांत:

एक पारस्परिक कंप्रेसर की आयतन दक्षता को सक्शन के दौरान खींचे गए प्रशीतन के वास्तविक आयतन और स्वेप्ट (स्ट्रोक) आयतन के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है:

\( \eta_v = \frac{V_{suction}}{V_s} \)

दिया गया है:

निकासी आयतन, \( V_c = 0.0005~\text{m}^3 \)

स्ट्रोक आयतन, \( V_s = 0.01~\text{m}^3 \)

सक्शन आयतन, \( V_{suction} = 0.0084~\text{m}^3 \)

गणना:

\( \eta_v = \frac{0.0084}{0.01} = 0.84 = 84\% \)

Top Air and Gas Compressors MCQ Objective Questions

एक अपकेंद्रीय संपीडक के लिए प्रति चरण दबाव अनुपात क्या है?

  1. 16 : 1
  2. 8 : 1
  3. 4 : 1
  4. 10 : 1

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 4 : 1

Air and Gas Compressors Question 6 Detailed Solution

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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

निम्नलिखित में से कौन सा संपीड़क का एक गैर-धनात्मक विस्थापन प्रकार है?

  1. रूट्स ब्लोअर संपीड़क 
  2. अक्षीय प्रवाह संपीड़क
  3. स्क्रू संपीड़क 
  4. फिसलन वेन संपीड़क 

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : अक्षीय प्रवाह संपीड़क

Air and Gas Compressors Question 7 Detailed Solution

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स्पष्टीकरण:

संपीड़क को कार्य सिद्धांत के आधार पर दो वर्गो में वर्गीकृत किया जाता है:

धनात्मक विस्थापन प्रकार: धनात्मक विस्थापन प्रकार के संपीड़क में, प्रशीतक वाष्प को एक संलग्न स्थान में पाशित कर और फिर इसके आयतन को कम करके संपीडन प्राप्त किया जाता है। चूँकि हर बार प्रशीतक की निर्दिष्ट मात्रा को पाशित किया जाता है, तो इसका दबाव बढ़ता है क्योंकि इसका आयतन कम हो जाता है। जब दबाव उस स्तर तक बढ़ता है जो संघनित दबाव से थोड़ा अधिक होता है, तो यह संलग्न स्थान से निर्वासित होता है और निम्न-दबाव वाले प्रशीतक के आवेश को अन्दर प्रदान किया जाता है और चक्र जारी रहता है। उदाहरण:

  • प्रत्यागामी प्रकार
  • फिसलन वेन के साथ घूर्णन प्रकार (रोलिंग पिस्टन प्रकार या बहु वेन प्रकार)
  • घूर्णन स्क्रू प्रकार (एकल स्क्रू या द्वि-स्क्रू प्रकार)
  • कक्षीय संपीड़क
  • ध्वनिक संपीड़क

घूर्णन-गतिशील प्रकार (गैर-धनात्मक विस्थापन प्रकार): प्रशीतक वाष्प के दबाव में वृद्धि अपकेंद्रीय बल द्वारा होती है। घूर्णन-गतिशील संपीड़क में, प्रशीतक के दबाव वृद्धि को घूर्णन यांत्रिक तत्व द्वारा प्रशीतक की स्थिर रूप से प्रवाहित होने वाली धारा को गतिज ऊर्जा प्रदान करके प्राप्त किया जाता है और फिर चूँकि प्रशीतक एक अपसारी मार्ग के माध्यम से प्रवाहित होता है तो इसे दबाव में परिवर्तित किया जाता है। उदाहरण:

  • रेडियल प्रवाह प्रकार (अपकेंद्रीय संपीड़क)
  • अक्षीय प्रवाह प्रकार

___________वाल्व प्रत्यागामी संपीड़कों में प्रदान किये जाते हैं।

  1. साधारण रूप से समर्थित
  2. प्लेट
  3. पॉप्पेट
  4. परिनालिका

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : प्लेट

Air and Gas Compressors Question 8 Detailed Solution

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वर्णन:

  • प्लेट प्रकार या रिड प्रकार के वाल्व का प्रयोग प्रत्यागामी संपीड़कों में किया जाता है।
  • ये वाल्व या तो प्रवाहमान या दबे होते हैं, विशेष रूप से पश्चरोध वाल्व विस्थापन को सीमित करने के लिए प्रदान किये जाते हैं।
  • स्प्रिंग खुले या बंद होने के बाद सुचारु वापसी के लिए प्रदान किये जा सकते हैं। 
  • पिस्टन गति को वाल्व प्रकार द्वारा तय किया जाता है। बहुत उच्च गति अत्यधिक वाष्प वेग प्रदान करेगा जो आयतनी दक्षता को कम करेगा और उपरोधी नुकसान संपीडन दक्षता को कम करेगा।
  • प्लेट वाल्व को उच्च दबाव और गंदे गैस वाले अनुप्रयोगों का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है।
  • परिनालिका वाल्व नियंत्रण इकाई है जो विद्युतीय रूप से सक्रीय या निष्क्रिय होने पर तरल पदार्थ के प्रवाह को या तो बंद होने या प्रवाहित होने की अनुमति प्रदान करते हैं।
  • पॉप्पेट वाल्व विशेष रूप से इंजन में गैस या वाष्प प्रवाह के समय और मात्रा को नियंत्रित करने के लिए प्रयोग किया जाता है।

रोटरी संपीड़क का उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां:

  1. कम दबाव पर उच्च निर्वहन दर की आवश्यकता होती है
  2. उच्च दबाव पर कम निर्वहन दर की आवश्यकता होती है
  3. कम दबाव पर कम निर्वहन दर की आवश्यकता होती है
  4. इनमें से कोई नहीं

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : कम दबाव पर उच्च निर्वहन दर की आवश्यकता होती है

Air and Gas Compressors Question 9 Detailed Solution

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क्रमांक

 पहलू

 प्रत्यागामी संपीड़क

 चक्रीय संपीड़क

 1

दबाव अनुपात

हवा का निर्वहन दबाव उच्च है। प्रति चरण दबाव अनुपात 4 से 7 के क्रम में होगा।

हवा का निर्वहन दबाव कम है। प्रति चरण दबाव अनुपात 3 से 5 के क्रम में होगा

 2

नियंत्रित अनुपात

नियंत्रित हवा की मात्रा कम होती है और 50 m3/s तक सीमित होती है।

हवा को बड़े पैमाने पर संभाला जा सकता है और यह लगभग 500 m3/s है

 3

संपीड़क की गति

संपीड़क की गति कम होती है।

संपीड़क की गति उच्च होती है

 4

कम्पन समस्या

पारस्परिक अनुभाग के कारण, अधिक कंपन समस्या, मशीन के हिस्सों को खराब तरीके से संतुलित किया जाता है।

मशीन के चक्रीय हिस्से, इसलिए इसमें कम कंपन समस्याएं होती हैं। मशीन के भाग संतुलित होते हैं

 5

संपीड़क का आकार

दिए गए निर्वहन आयतन के लिए संपीड़क का आकार भारी होता है

दिए गए निर्वहन आयतन के लिए संपीड़क का आकार कम होता है

 6

अनुरूपता

मध्यम से उच्च दबाव अनुपात के लिए

कम और मध्यम गैस के आयतन के लिए

कम से मध्यम दबाव के लिए

बड़े आयतन के लिए

निम्नलिखित विकल्पों में से गलत कथन की पहचान कीजिए। एक बहुस्तरीय प्रत्यागामी संपीडक में अंतरशीतलन की प्रक्रिया _________ होती है।

  1. अंतिम संपीडक वायु वितरण दबाव एकल संपीडन की तुलना में उच्चतम होता है 
  2. आवश्यक संपीडन क्रिया को कम करती है 
  3. अगले चरण में प्रवेश से पहले प्रत्येक चरण से संपीडित वायु को ठंडा करता है
  4. दो या दो से अधिक चरणों में वायु के संपीडन के दौरान प्रयोग किया जाता है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : अंतिम संपीडक वायु वितरण दबाव एकल संपीडन की तुलना में उच्चतम होता है 

Air and Gas Compressors Question 10 Detailed Solution

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बहुस्तरीय संपीडन:

F1 S.S Madhu 28.12.19 D13

 

F1 S.S Madhu 28.12.19 D14

एकल चरण वाले प्रत्यागामी संपीडक में दबाव अनुपात में वृद्धि तापमान में वृद्धि, आयतनी दक्षता में कमी और कार्य इनपुट में वृद्धि का कारण होती है। इसलिए समान उच्चतम दबाव अनुपात के लिए बहुस्तरीय संपीडन दक्ष होता है।

अंतरशीतलन के साथ बहुस्तरीय संपीडन में जहाँ गैस को चरणों में संपीडित किया जाता है और इसे एक ऊष्मा विनियमक के माध्यम से पारित करके प्रत्येक चरण के बीच ठंडा किया जाता है, जो अंतरशीतलक कहलाता है। आदर्श रूप से शीतलन प्रक्रिया स्थिर दबाव पर होती है और गैस को प्रत्येक अंतरशीतलक पर प्रारंभिक तापमान T1 पर ठंडा किया जाता है। अंतरशीतलन के साथ बहुस्तरीय संपीडन विशेष रूप से तब आकर्षक होता है जब गैस को बहुत उच्च दबाव पर संपीडित किया जाता है।

यदि एक अंतरशीतलक को सिलेंडर के बीच नियोजित किया जाता है, जिसमें संपीडित वायु को सिलेंडरों के बीच ठंडा किया जाता है, तो अंतिम वितरण तापमान कम हो जाता है। तापमान में इस कमी का अर्थ वितरित वायु के आंतरिक ऊर्जा में कमी है, और चूँकि इस ऊर्जा को मशीन को संचालित करने के लिए आवश्यक इनपुट ऊर्जा से आना चाहिए, इसके परिणामस्वरूप विपरीत वायु के दिए गए द्रव्यमान के लिए इनपुट कार्य की आवश्यकता में कमी होती है।

बहुस्तरीय द्वारा प्रत्येक चरण का दबाव अनुपात कम हो जाता है। इसलिए, सिलेंडर में पिस्टन से पारित होने वाला वायु रिसाव भी कम हो जाता है। सिलेंडर में निम्न-दबाव अनुपात आयतनी दक्षता को बढ़ाता है।

निम्नलिखित में से कौन-सा कथन अपकेंद्रीय संपीडक के बारे में सत्य है?

  1. गतिशील दबाव का स्थैतिक दबाव में रूपांतरण इसके अभिसारी आकृति के कारण कुंडलित आवरण में होता है। 
  2. बहु चरणीय अपकेंद्रीय संपीडक में ब्लेडों की चौड़ाई उत्तरोत्तर रूप से प्रवाह की दिशा में कम होता है। 
  3. बहु चरणीय अपकेंद्रीय संपीडक में ब्लेडों की चौड़ाई उत्तरोत्तर रूप से प्रवाह की दिशा में बढ़ता है। 
  4. अपकेंद्रीय संपीडक में बहु चरणों का प्रयोग सामान्यतौर पर उच्च क्षमता वाले प्रशीतक अनुप्रयोगों में किया जाता है। 

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : बहु चरणीय अपकेंद्रीय संपीडक में ब्लेडों की चौड़ाई उत्तरोत्तर रूप से प्रवाह की दिशा में कम होता है। 

Air and Gas Compressors Question 11 Detailed Solution

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वर्णन:

अपकेंद्रीय संपीडक:

  • इन संपीड़कों में आवश्यक दबाव उच्च-गति वाले प्रेरक से स्थैतिक दबाव में गैस के लिए प्रदान किये गए कोणीय संवेग के निरंतर रूपांतरण के कारण होता है। 
  • यह एक संदूषित वायुमंडल में बहुत अच्छे तरीके से कार्य कर सकता है। 
  • यह किसी विशिष्ट गति पर द्रव्यमान प्रवाह दर की एक व्यापक सीमा पर कुशलपूर्वक संचालित होने में सक्षम होता है। 
  • 5:1 का दबाव अनुपात एकल-चरण वाले अपकेंद्रीय संपीडक में प्राप्त किया जा सकता है। बहु-चरण वाले मंचन (8 चरणों तक) को नियोजित करके 400 atm तक वितरण प्राप्त किया जा सकता है। 
  • बहुचरण वाले अपकेंद्रीय संपीडक का प्रयोग उच्च संपीडन अनुपात के लिए किया जाता है, इसलिए स्थिर द्रव्यमान प्रवाह दर प्राप्त करने के लिए ब्लेडों की चौड़ाई उत्तरोत्तर रूप से प्रवाह की दिशा में कम होता है। 
  • अपकेंद्रीय संपीडक की समएंट्रॉपिक दक्षता लगभग 75% होती है। 
  • अपकेंद्रीय संपीडक गैसों के वेग को त्वरित (गतिज ऊर्जा को बढ़ाता है) करता है जिसे फिर दबाव में परिवर्तित किया जाता है क्योंकि वायु प्रवाह कुंडली से निकलती है और निर्वहन पाइप में प्रवेश करती है। 

अपकेंद्री संपीडक निम्नलिखित में से किसके लिए उपयुक्त है?

  1. उच्च दबाव अनुपात, निम्न द्रव्यमान प्रवाह
  2. निम्न दबाव अनुपात, निम्न द्रव्यमान प्रवाह
  3. उच्च दबाव अनुपात, उच्च द्रव्यमान प्रवाह
  4. निम्न दबाव अनुपात, उच्च द्रव्यमान प्रवाह

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : निम्न दबाव अनुपात, उच्च द्रव्यमान प्रवाह

Air and Gas Compressors Question 12 Detailed Solution

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अवधारणा:

अपकेंद्री संपीडक

परिचालन सिद्धांत:

एक अपकेंद्री संपीडक गतिज ऊर्जा को दबाव ऊर्जा में परिवर्तित करके काम करता है। गैस प्रणोदक में प्रवेश करती है, जहाँ यह प्रणोदक के उच्च गति वाले घूर्णन के माध्यम से गतिज ऊर्जा प्राप्त करती है। यह गतिज ऊर्जा फिर विसारक में दबाव ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

प्रदर्शन पैरामीटर:

दबाव अनुपात:

  • अपकेंद्री संपीडक आमतौर पर प्रति चरण कम से मध्यम दबाव अनुपात (1.1 से 4 तक) प्राप्त करते हैं।
  • यह उन्हें ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है जहां आवश्यक दबाव वृद्धि बहुत अधिक नहीं होती।

उच्च द्रव्यमान प्रवाह:

  • अपने रेडियल प्रवाह डिजाइन के कारण, अपकेंद्री संपीडक उच्च आयतनीय प्रवाह दर को प्रभावी ढंग से संभाल सकते हैं।
  • इनका उपयोग प्रायः उन स्थितियों में किया जाता है जिनमें मध्यम दबाव पर उच्च द्रव्यमान प्रवाह दर की आवश्यकता होती है।

अनुप्रयोग:

इनका उपयोग आमतौर पर ऐसे अनुप्रयोगों में किया जाता है जहाँ मध्यम दबाव अनुपात और निम्न द्रव्यमान प्रवाह दर की आवश्यकता होती है। उदाहरणों में प्रशीतन प्रणाली, छोटे गैस टर्बाइन, टर्बोचार्जर और HVAC सिस्टम शामिल हैं।
लाभ:

  • कॉम्पैक्ट और मजबूत डिजाइन
  • प्रवाह में परिवर्तन के प्रति निम्न संवेदनशील।
  • विभिन्न प्रकार की गैसों और परिचालन स्थितियों को संभालने में सक्षम।
  • अक्षीय संपीडक की तुलना में सरल और अधिक किफायती रखरखाव।

26 June 1

अपकेंद्री संपीडक के लिए दबाव अनुपात = 4 : 1

अक्षीय प्रवाह संपीडक के लिए दबाव अनुपात = 1.2 : 1

एक संपीडक की समऐन्ट्रॉपिक दक्षता को समऐन्ट्रॉपिक संपीडक कार्य और किसके अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है?

  1. स्थिरोष्म संपीडक कार्य 
  2. समतापीय संपीडक कार्य 
  3. वास्तविक संपीडक कार्य 
  4. समऐन्ट्रॉपिक संपीडक कार्य

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : वास्तविक संपीडक कार्य 

Air and Gas Compressors Question 13 Detailed Solution

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वर्णन:

एक संपीडक की समऐन्ट्रॉपिक दक्षता को समऐन्ट्रॉपिक संपीडक कार्य और वास्तविक संपीडक कार्य के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है। 

\({\eta _{isen}} = \frac{{isentropic\;compressor\;work}}{{actual\;compressor\;work}}\)

Important Points

प्रत्यागामी वायु संपीडक की दक्षता

  • समतापीय दक्षता → यह समतापीय रूप से वायु को संपीडित करने के लिए आवश्यक कार्य (या शक्ति) और समान दबाव अनुपात के लिए वायु को संपीडित करने के लिए आवश्यक वास्तविक कार्य का अनुपात है। 
  • यांत्रिक दक्षता → यह संपीडक को चलाने के लिए आवश्यक मोटर या इंजन की सांकेतिक शक्ति और शाफ़्ट शक्ति या ब्रेक शक्ति का अनुपात होता है। 
  • कुल समतापीय दक्षता → यह संपीडक को चलाने के लिए आवश्यक मोटर या इंजन की समतापीय शक्ति और शाफ़्ट शक्ति या ब्रेक शक्ति का अनुपात होता है। 
  • आयतनी दक्षता → यह प्रति स्ट्रॉक मुक्त वायु वितरण का आयतन और पिस्टन के घुमाव आयतन का अनुपात होता है। 

निकासी आयतन के साथ एक प्रत्यागामी वायु संपीडक की आयतनी दक्षता को निम्न द्वारा ज्ञात किया गया है

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

जहाँ C निकासी कारक है। 

\(C = \frac{V_c}{V_s}\)

एक गैस टरबाइन में प्रयोग किया जाने वाला संपीड़क विशेष रूप से कौन-से प्रकार का होता है?

  1. अपकेंद्रीय 
  2. केन्द्राभिमुखी
  3. प्रत्यागामी
  4. अक्षीय

Answer (Detailed Solution Below)

Option 4 : अक्षीय

Air and Gas Compressors Question 14 Detailed Solution

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धारणा:

गैस टरबाइन के मुख्य घटक:

  • संपीड़क: गैस टरबाइन में प्रयोग किया जाने वाला वायु संपीड़क घूर्णी प्रकार का होता है इसका प्रयोग मुख्य रूप से अक्षीय प्रवाह वाले टरबाइन में किया जाता है। यह वायुमंडल से वायु खींचता है और इसे आवश्यक दबाव तक संपीड़ित करता है।
  • दहन कक्ष: वायु संपीड़क से संपीड़ित वायु को दहन कक्ष में खिंचा जाता है। ईंधन को वायु में अंत:क्षिप्‍त किया जाता है और फिर दहन कक्ष में प्रज्वलित होता है। यह वायु के दबाव और तापमान को तत्काल रूप से बढ़ाता है।
  • टरबाइन: उच्च दबाव और तापमान वाला वायु टरबाइन में प्रसारित होता है। टरबाइन घूर्णन प्रकार का भी होता है। विस्तार के दौरान गैस में ऊष्मा ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। इस यांत्रिक ऊर्जा को फिर से जनरेटर का प्रयोग करके विद्युतीय ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

 

संपीड़क:

संपीड़क दो प्रकार के हो सकते हैं:

  • प्रत्यागामी संपीड़क, रुट का ब्लोअर, और वैन-आवृत्त मशीन जैसे धनात्मक विस्थापन प्रकार
  • अपकेंद्रीय और अक्षीय प्रवाह संपीड़क जैसे घूर्णी प्रकार

 

प्रमुख प्रकार के संपीड़क का प्रयोग आजकल अधिकांश रूप से गैस टरबाइन वाले शक्ति संयंत्रों, विशेष रूप से विमान अनुप्रयोगों में किया जाता है, जो अक्षीय प्रवाह संपीड़क होता है।

अक्षीय प्रवाह संपीड़क का प्रयोग उनके उच्च दक्षता और क्षमता (अधिकतम वायु धारण क्षमता) के कारण सभी बड़े गैस टरबाइन इकाइयों में किया जाता है और यह भारी वजन और बड़े अनुप्रस्थ काट क्षेत्र के कारण अपकेंद्रीय संपीड़क का विकल्प है। अक्षीय प्रवाह संपीड़क में वायु का इनलेट और आउटलेट घूर्णन शाफ्ट अक्ष के समानांतर है।

अपकेंद्रीय संपीड़क अक्षीय प्रवाह वाले संपीड़क से अधिक संतुलित होता है लेकिन यह बहुत निम्न क्षमता वाला होता है और यह दक्ष नहीं होता है।

जूल चक्र पर कार्य करने वाला एक गैस टरबाइन संयंत्र 4000 kW की शक्ति उत्पन्न करता है। यदि इसका कार्य अनुपात 40% है तो संपीडक द्वारा (kW में) खपत की गई शक्ति क्या है?

  1. 6000
  2. 4000
  3. 160
  4. 1000

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : 6000

Air and Gas Compressors Question 15 Detailed Solution

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संकल्पना:

गैस टरबाइन ब्रेटन चक्र / जूल चक्र पर काम करते हैं। ब्रेटन चक्र में चार आंतरिक रूप से व्युत्क्रमणीय प्रक्रियाएं शामिल हैं:

  • आइसेन्ट्रॉपिक संपीडन (एक संपीडक में)
  • स्थिर-दाब ताप परिवर्धन
  • आइसेन्ट्रॉपिक विस्तार (एक टरबाइन में)
  • स्थिर-दाब ताप अस्वीकरण

कार्य अनुपात: गैस टरबाइन में कार्य अनुपात को शुद्ध-कार्य से टरबाइन कार्य के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है।

टरबाइन में शुद्ध कार्य Wturbine – Wcompressor द्वारा दिया जाता है, क्योंकि संपीडक कार्य उपभोक्ता उपकरण है इसलिए यह काम का उपभोग करता है।

\(Work - ratio = \frac{{{{\rm{W}}_{{\rm{net}}}}}}{{{{\rm{W}}_{{\rm{turbine}}}}{\rm{\;}}}} = \;\frac{{{{\rm{W}}_{{\rm{turbine}}}}{\rm{\;}} - {\rm{\;}}{{\rm{W}}_{{\rm{compressor}}}}}}{{{{\rm{W}}_{{\rm{turbine}}}}}} = 1 - \;\frac{{{{\rm{W}}_{{\rm{compressor}}}}}}{{{{\rm{W}}_{{\rm{turbine}}}}}}\)

गणना:

\(\begin{array}{l} 0.4 = \frac{{{W_{net}}}}{{{W_T}}} = \frac{{4000}}{{{W_T}}} \Rightarrow {W_T} = 10000~kW\\ \therefore {W_C} = {W_T} - {W_{net}} = 10000 - 4000 = 6000~kW \end{array}\)
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