निम्नलिखित में से कौन सा बॉयलर के सुपरहीटर में प्रवेश करता है?

Question

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C: गीली भाप (Wet steam)

Explanation & Concepts:
थर्मल पावर प्लांट में सुपरहीटर को भाप के तापमान को उसके संतृप्ति बिंदु (saturation point) से ऊपर बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, ताकि कुल चक्र दक्षता (cycle efficiency) बढ़ाई जा सके और टर्बाइन में नमी के कारण होने वाली क्षति को रोका जा सके। यह सीधे बॉयलर ड्रम से गीली भाप प्राप्त करता है, जहाँ वाष्पीकरण अधूरा होता है, और इसे अति-तप्त अवस्था (superheated state) में गर्म करता है।

Working Principle: गीली भाप (तरल पानी और भाप का मिश्रण) बॉयलर ड्रम से निकलती है और सुपरहीटर की नलियों से होकर गुजरती है, जो गर्म ग्रिप गैसों के संपर्क में होती हैं। इस प्रक्रिया के दौरान, संतृप्त भाप में संवेदी ऊष्मा (sensible heat) जोड़ी जाती है, जिससे बची हुई नमी वाष्पित हो जाती है और इसका तापमान संतृप्ति तापमान ($T_{sat}$) से काफी ऊपर बढ़ जाता है।

Key Formulas: $Q_{in} = m \cdot c_p \cdot (T_{super} - T_{sat})$ — सुपरहीटर में जोड़ी गई ऊष्मा; $\eta_{thermal} = 1 - \frac{T_{cold}}{T_{hot}}$ — सुपरहीटिंग के माध्यम से कार्नोट दक्षता सिद्धांत में सुधार

Key Points: सुपरहीटर 'गीली' भाप को 'सूखी' या 'अति-तप्त' भाप में बदलते हैं।; उच्च वेग पर पानी की बूंदों के कारण टर्बाइन ब्लेड के कटाव को रोकता है।; औसत ऊष्मा संवर्धन तापमान को बढ़ाकर रेंकाइन चक्र (Rankine cycle) की तापीय दक्षता को बढ़ाता है।; यह प्रक्रिया प्राथमिक सुपरहीटर में स्थिर दबाव पर होती है।

Advantages: पावर प्लांट की तापीय दक्षता में सुधार; टर्बाइन ब्लेड में कटाव का जोखिम कम होना; भाप के प्रति इकाई द्रव्यमान में कार्य आउटपुट में वृद्धि

Disadvantages: उच्च-ग्रेड, गर्मी प्रतिरोधी सामग्रियों (मिश्र धातुओं) की आवश्यकता होती है; बॉयलर इकाई की जटिलता और लागत को बढ़ाता है

Applications: थर्मल पावर प्लांट; औद्योगिक प्रक्रिया भाप प्रणाली

Additional Info: गीली भाप में तरल बूंदें होती हैं; इसे टर्बाइन से गुजारने पर ब्लेड में पिटिंग और यांत्रिक विफलता हो सकती है।. विकल्प A और B गलत हैं क्योंकि सुपरहीटर तक पहुँचने से पहले ड्रम में पानी का चरण-परिवर्तन (phase change) होकर भाप बनना आवश्यक है।. विकल्प D गलत है क्योंकि जो भाप पहले से ही अति-तप्त है, वह अति-तप्त होने के लिए 'प्रवेश' नहीं करती; वह उस चरण को पार कर चुकी होती है।

Answer: C सही है — गीली भाप, जिसमें नमी होती है, सुपरहीटर में प्रवेश करती है ताकि उसे सूखी अति-तप्त भाप में बदला जा सके।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि सुपरहीटिंग सख्ती से भाप की गुणवत्ता बढ़ाती है; यह उच्च-दबाव टर्बाइन में प्रवेश करने से पहले भाप तैयार करने का अंतिम चरण है।

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Option A: ठंडा पानी

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Option B: गर्म पानी

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Option D: अति-तप्त भाप (Super-heated steam)

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