열역학 #12 기체동력사이클 (오토사이클, 디젤사이클, 브레이튼 사이클)3

브레이튼 사이클

브레이튼 사이클은 가스터빈 기관의 열역학적 이상 사이클로

 

압축과정과 팽창과정이 모두 회전기계에서 일어나는 것으로 

 

주로 항공기 추진이나 전력생산에 응용됩니다.

 

두개의 정압과정과 두개의 단열과정으로 구성된 사이클입니다.

 

아래와 같이 공기표준 가정을 이용하여 밀폐 사이클로 모델화 할 수 있습니다.

 

출처 한국교통대학교

주위의 공기가 압축기로 유입됩니다.

 

압축기를 거쳐 온도와 압력이 올라가게 되고, 

 

이 고온 고압의 공기는 연소실로 이동하여 정압과정으로 연소됩니다.

 

그 다음 연소실에서 터빈으로 이동하여 동력을 발생시키면서 대기압까지 팽창하게 됩니다.

 

터빈을 떠나는 배기가스는 재순환되지 않고 주위로 열을 배출하게 됩니다.

 

이 사이클은 네개의 내적 가역 과정들로 구성되어 있다.

 

출처 한국교통대학교

1->2 과정 : 가역단열압축

2->3 과정 : 정압가열

3->4 : 가역단열팽창

4->1 : 정압방열

 

1->2 과정 : 가역단열압축

컴프레서가 일해준 것이다.

2->3 과정 : 정압가열

3->4 : 가역단열팽창

터빈이 한 일의 량이다.

4->1 : 정압방열

열효율

이걸 정리하면 아래처럼 표현할 수 있습니다.

이때, 밑에식에서

식을 변형하게 되면 

가 됩니다. 이것을 위의 식에 대입하게 되면

효율은 

이 됩니다.