我们正在讨论
奥托循环
,是内燃机火花点火往复式发动机或简单的汽油发动机的理想循环
狄塞尔循环,是内燃机压燃式往复式发动机运行的理想循环
在我们以前的帖子中。
今天我们将在这里看到另一个非常重要的话题,即布雷顿循环:燃气涡轮发动机的理想循环与这篇文章的帮助。
布雷顿循环:燃气轮机发动机的理想循环
压缩机、涡轮、加热工作流体的热交换器(加热室)和冷却工作流体的热交换器(冷却室)是封闭循环燃气轮机的主要部件。
开式循环燃气轮机可模拟成闭式循环燃气轮机。在这里,燃烧过程将被加热室的外部热源的恒压加热所取代,而排放过程将被冷却室的恒压散热所取代。
让我们看看布雷顿循环或焦耳循环各部件的排列
空气进入压缩机,空气压力和温度升高。现在高压高温的空气将进入加热室,如图所示。
工作流体(即高压和高温空气)将从加热室的外部来源加热。此处使用高温核棒加热工作流体(即空气)。因此,工作流体(即空气)在加热室的排放口处具有高压和高温。
高压高温空气进入涡轮,高压高温空气通过涡轮膨胀。空气的压强和温度,都在这里下降。
空气的温度会下降,但温度仍然很高,而空气的压力会降低到空气进入冷却室的压力。
在持续循环冷水的帮助下,空气将在恒压下冷却至冷却室的初始温度,因此热量将在恒压下排出。来自冷却室的冷空气将再次进入压缩机,以重复该循环。
正如我们在这里可以观察到的,排出的空气不是被拒绝到大气,但也排出的空气再循环到冷却室,因此这个循环将被称为闭式循环燃气轮机。
在高压和高温空气膨胀过程中,涡轮机将产生功,产生的功的一部分将用于驱动压缩机,因此,压缩机和涡轮机装配在公共轴上,如上图所示。
让我们看看布雷顿循环或焦耳循环所涉及的过程
过程1-2:
等熵压缩过程中,进入压缩机的空气将在高压和高温下在此压缩。压力将从P增加1.P2.这里的体积会从V减小1.到V2..温度将从T上升1.T2.熵将保持不变,因为这个过程是等熵过程。
过程2-3:
恒压加热加入到加热室中。空气将从加热室的外部热源加热。工作流体(即空气)的温度将从T升高到这里2.T3.熵也会从S增加2.到S3..
过程3-4:
等熵膨胀过程中,高压和高温空气将通过涡轮机膨胀。工作流体(即空气)的压力将从P3.P4.体积将从V增加到V3.到V4..温度也将从T降低3.T4.熵将保持不变,因为这个过程是等熵过程。
过程4-1:
该过程表示恒压排热过程,在此过程中,空气将在持续循环冷水的帮助下,在恒压下冷却至其原始温度。工作流体即空气将在此处从T4.T1.熵也会由S减少4.到S1..
我们来看看布雷顿循环或焦耳循环的热效率
从PV和TS图可以看出,布雷顿循环或焦耳循环的四个过程都是在定常流动装置中执行的,因此我们将这些过程作为定常流动过程进行分析。
我们将在这里看到单位质量的各种能量计算
输入热能q在里面=h3.- h2.=CP(T3.- t2.)
输出热能q出来= h4.- h1.=CP(T4.- t1.)
理想布雷顿循环的热效率将按如下方法确定
我们可以看到,过程1-2和3-4是等熵过程,我们在这里也观察到P2=P3和P4=P1
将上述方程代入理想布雷顿循环的热效率关系式,得到:
r在哪里P是压力比,k是比热比。从上面的布雷顿循环热效率方程可以看出,布雷顿循环的热效率将取决于工作流体的压力比和比热比。
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我们将在下一篇文章中看到热能工程的另一个主题。新利18提款安全吗
参考:
P.K.Nag的工程热力学
Som教授的工程热力学
图片由:谷歌
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