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再生对布雷顿循环效率的影响

我们正在讨论奥托循环,一个理想的循环内燃火花点火往复式发动机或简单的汽油发动机也狄塞尔循环,是内燃机压缩点火往复式发动机运行的理想循环在我们之前的帖子中。我们也看到了布雷顿循环在我们最近的帖子,一个理想的循环燃气涡轮发动机。

今天我们将在这里看到再生对Brayton循环效率的帮助。

再生对布雷顿循环效率的影响

让我们回顾一下可逆热机效率的基本原理,因为我们知道任何可逆热机的效率取决于热能的平均加入温度和热能的平均排出温度。

任何可逆热机的效率= 1- T2/ T1
T2=热能排出的平均温度
T1=平均温度的热量添加

可逆热机的效率随热能平均加入温度的升高而提高,同时可逆热机的效率随热能平均排出温度的降低而提高。

这里采用这个概念是为了提高布雷顿循环的热效率。我们将在这里看到再生对闭式循环燃气轮机的影响,同样地,我们也可以看到再生对开式循环燃气轮机的影响。

我们可以利用再生的概念来提高布雷顿循环的热效率。离开压缩机的空气在进入加热室之前,在离开涡轮机的废气的帮助下,在热交换器中被加热。

可以说,通过利用离开涡轮的废气的一部分能量,在压缩机进入加热室之前对来自压缩机的空气进行加热,可以提高布雷顿循环的热效率。

这里使用的热交换器,在空气从压缩机进入加热室之前,利用离开涡轮机的废气的一部分能量,对空气进行加热,称为回热器。
如图所示,有再生的Brayton循环各组分的基本布置和TS图,说明了再生对Brayton循环热效率的影响。

工艺1-2:工作流体的绝热压缩
过程2-3:在回热器中恒压工况下向工作流体中添加热能
过程3-4:加热室中恒压工况下向工作流体添加热能
过程4-5:工作流体通过涡轮绝热膨胀或也称为动力冲程
流程5-6:在恒压状态下,回收用于加热来自压缩机的空气的热能
过程6-1:冷却室内恒压散热

从TS图中可以看出,不考虑再生的影响,供热的平均温度在2 ~ 4之间,同等情况下供热的平均温度在5 ~ 1之间。

当我们应用了再生的概念,我们可以很容易地说,热量添加的平均温度将在3到4之间。因为工作流体,即空气,在回热器中,在离开涡轮的废气的部分能量的帮助下,会从2加热到3。因此,我们可以说,热量添加的平均温度将会增加。

同样,热能排出的平均温度将在6到1之间,因此我们可以说热能排出的平均温度将会降低。
因此,我们从Brayton循环再生的概念中得出了两个重要的观点,这两个观点在这里已经提到

增加热能的平均温度
热能排出的平均温度将会降低

正如我们多次讨论的那样,任何可逆热机的效率都将随着热能平均加入温度的升高而提高,任何可逆热机的效率也将随着热能平均排出温度的降低而提高。

因此,采用再生概念的布雷顿循环将具有更好的效率

闭式再生布雷顿循环的热效率

加热室内外部热源增加的热能
1= h4- h3.= m CP(T4- t3.

冷却室排出的热能
2= h6- h1= m CP(T6- t1

闭式再生布雷顿循环的热效率将按如下方式确定

效率= 1-Q2 / Q1

η= 1 - [(h6- h1) / (h4- h3.)]

η= 1 - [(T6- t1) / (T4- t3.)]

你有什么建议吗?请在评论框中留言。
我们将看到另一个话题,即。”朗肯循环再生的概念“在我们下一篇文章的类别热工程。新利18提款安全吗

参考:

P. K. Nag的工程热力学
Som s.k.教授的工程热力学
图片由:谷歌

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