www.wikidata.uk-ua.nina.az

Цикл Брайтона Цикл Бра йтона англ Brayton cycle або цикл Брайтона Джоуля термодинамічний цикл що описує робочі процеси г

Цикл Брайтона

Цикл Бра́йтона (англ. Brayton cycle) або цикл Брайтона-Джоуля — термодинамічний цикл, що описує робочі процеси газотурбінного, турбореактивного та прямоточного повітряно-реактивного двигунів внутрішнього згоряння, а також газотурбінних двигунів зовнішнього згоряння із замкненим контуром газоподібного (однофазного) робочого тіла.

Діюча копія «Ready Motor» Дж. Брайтона
Схема газової турбіни, що працює за відкритим циклом: S — компресор; KS — камера згоряння; T — турбіна; G — електричний генератор
Схема газової турбіни, що працює за закритим циклом Брайтона: C — компресор; T — турбіна; W — нагрівник, M — холодильник, ~ підключений електрогенератор

Цикл названо на честь американського інженера Джорджа Брайтона (англ. George Brayton; 1830–1892), котрий сконструював поршневий двигун внутрішнього згоряння, що працював за цим циклом.

Іноді цей цикл називають також циклом Джоуля (Брайтона-Джоуля) — на честь англійського фізика Джеймса Джоуля, котрий першим провів класичні вимірювання механічного еквіваленту теплоти.

Історична довідка Редагувати

У 1872 Брайтон запатентував двотактний, двоциліндровий двигун внутрішнього згоряння, який він назвав «Ready Motor», що можна перекласти як «двигун постійної готовності». Ця назва виправдовувалася тим, що двигун як пальне використовував гас. Тому він не потребував ні розігріву котла, як парові машини, ні у запуску газогенератора, як газовий двигун Ленуара. Один циліндр з поршнем у двигуні Брайтона виконував функцію компресора, що нагнітав повітря в камеру згоряння, у якій безупинно надходив і згорав гас, з утворенням гарячого газоподібного робочого тіла під тиском. Робоче тіло, через золотниковий механізм надходило в другий — робочий циліндр, поршень якого працював аналогічно, як і в паровій машині Дж. Ватта, обертаючи вал через кривошипно-шатунний механізм. Поршень компресора приводився в рух від валу з використанням кривошипно-шатунного механізму. Двигун Брайтона мав набагато кращі показники питомої потужності і економічності, ніж двигун Ленуара, і йому не потрібна була система електричного запалювання, але була одна проблема, вдалого технічного рішення якої не вдавалося знайти — створення достатнього тиску в камері згоряння для початку роботи двигуна. У той же час з'явився двигун Н. Отто, який став домінуючим на ринку теплових двигунів, який витіснив всіх конкурентів, у тому числі і «Ready Motor».

Прямий цикл Брайтона Редагувати

p-V-діаграма циклу Брайтона
T-s-діаграма циклу Брайтона
Ідеального (1—2—3—4—1)
Реального (1—2p—3—4p—1)

Існує два типи циклу Брайтона:

  • відкритий з використанням камери внутрішнього згоряння із забиранням атмосферного повітря;
  • закритий з використанням теплообмінника.

Ідеальний цикл Брайтона складається з процесів:

Із врахуванням відмінностей реальних адіабатичних процесів розширення і стискання від ізоентропійних, будується реальний цикл Брайтона (1—2p—3—4p—1 на T-s діаграмі)

Термічний ККД ідеального циклу Брайтона прийнято описувати формулою:

Зворотний цикл Брайтона Редагувати

Якщо здійснити обходження циклу Брайтона у зворотному напрямі — (1—4—3—2—1) можна отримати цикл холодильної машини, який називають також циклом Белла Колемана.

Оскільки відповідно до другого закону термодинаміки безпосереднє передавання тепла від тіла з нижчою температурою до тіла з вищою температурою неможливе, холодильний цикл Брайтона є здійснимим лише за умови, що температура холодильника є не нижчою від , а температура нагрівника не є вищою від .

Холодильні установки із замкнутим контуром газоподібного однофазного робочого тіла, що працюють за зворотним Брайтона, знайшли практичне застосування.

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. Geobge B. Brayton Pat. US125166 A Improvement in gas-engines. Apr 2, 1872.

Джерела Редагувати

  • Теплотехніка: підручник для студ. вищих техн. навч. закл. / Б. Х. Драганов [та ін.]; За ред. Б. Х. Драганова. — К.: ІНКОС, 2005. — 504 с. — ISBN 966-8347-23-4
  • Буляндра О. Ф. Технічна термодинаміка: Підручн. для студентів енерг. спец. вищ. навч. закладів. — К.: Техніка, 2001. — 320 с. — ISBN 966-575-103-4
  • Швець І. Т., Кіраковський Н. Ф. Загальна теплотехніка та теплові двигуни. — К.: Вища школа, 1977. — 269 с.
  • Базаров И. П. Термодинамика. Учебник для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа — 1991. — 376 с. — ISBN 5-06-000626-3
  • Cengel, Yunus A.; Boles, Michael A.Thermodynamics: an engineering approach. Boston: McGraw-Hill, 2002. ISBN 0-07-238332-1

Посилання Редагувати

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Цикл Брайтона
  • Spakovszky Z. S. 3.7. Brayton Cycle // Курс лекцій «Thermodynamics and Propulsion» на сайті MIT (англ.)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Cikl Bra jtona angl Brayton cycle abo cikl Brajtona Dzhoulya termodinamichnij cikl sho opisuye robochi procesi gazoturbinnogo turboreaktivnogo ta pryamotochnogo povitryano reaktivnogo dviguniv vnutrishnogo zgoryannya a takozh gazoturbinnih dviguniv zovnishnogo zgoryannya iz zamknenim konturom gazopodibnogo odnofaznogo robochogo tila Diyucha kopiya Ready Motor Dzh BrajtonaShema gazovoyi turbini sho pracyuye za vidkritim ciklom S kompresor KS kamera zgoryannya T turbina G elektrichnij generatorShema gazovoyi turbini sho pracyuye za zakritim ciklom Brajtona C kompresor T turbina W nagrivnik M holodilnik pidklyuchenij elektrogeneratorCikl nazvano na chest amerikanskogo inzhenera Dzhordzha Brajtona angl George Brayton 1830 1892 kotrij skonstruyuvav porshnevij dvigun vnutrishnogo zgoryannya sho pracyuvav za cim ciklom Inodi cej cikl nazivayut takozh ciklom Dzhoulya Brajtona Dzhoulya na chest anglijskogo fizika Dzhejmsa Dzhoulya kotrij pershim proviv klasichni vimiryuvannya mehanichnogo ekvivalentu teploti Zmist 1 Istorichna dovidka 2 Pryamij cikl Brajtona 3 Zvorotnij cikl Brajtona 4 Div takozh 5 Primitki 6 Dzherela 7 PosilannyaIstorichna dovidka RedaguvatiU 1872 Brajton zapatentuvav 1 dvotaktnij dvocilindrovij dvigun vnutrishnogo zgoryannya yakij vin nazvav Ready Motor sho mozhna pereklasti yak dvigun postijnoyi gotovnosti Cya nazva vipravdovuvalasya tim sho dvigun yak palne vikoristovuvav gas Tomu vin ne potrebuvav ni rozigrivu kotla yak parovi mashini ni u zapusku gazogeneratora yak gazovij dvigun Lenuara Odin cilindr z porshnem u dviguni Brajtona vikonuvav funkciyu kompresora sho nagnitav povitrya v kameru zgoryannya u yakij bezupinno nadhodiv i zgorav gas z utvorennyam garyachogo gazopodibnogo robochogo tila pid tiskom Roboche tilo cherez zolotnikovij mehanizm nadhodilo v drugij robochij cilindr porshen yakogo pracyuvav analogichno yak i v parovij mashini Dzh Vatta obertayuchi val cherez krivoshipno shatunnij mehanizm Porshen kompresora privodivsya v ruh vid valu z vikoristannyam krivoshipno shatunnogo mehanizmu Dvigun Brajtona mav nabagato krashi pokazniki pitomoyi potuzhnosti i ekonomichnosti nizh dvigun Lenuara i jomu ne potribna bula sistema elektrichnogo zapalyuvannya ale bula odna problema vdalogo tehnichnogo rishennya yakoyi ne vdavalosya znajti stvorennya dostatnogo tisku v kameri zgoryannya dlya pochatku roboti dviguna U toj zhe chas z yavivsya dvigun N Otto yakij stav dominuyuchim na rinku teplovih dviguniv yakij vitisniv vsih konkurentiv u tomu chisli i Ready Motor Pryamij cikl Brajtona Redaguvati nbsp p V diagrama ciklu Brajtona nbsp T s diagrama ciklu Brajtona Idealnogo 1 2 3 4 1 Realnogo 1 2p 3 4p 1 Isnuye dva tipi ciklu Brajtona vidkritij z vikoristannyam kameri vnutrishnogo zgoryannya iz zabirannyam atmosfernogo povitrya zakritij z vikoristannyam teploobminnika Idealnij cikl Brajtona skladayetsya z procesiv 1 2 Izoentropijne stisnennya 2 3 Izobarichne pidvedennya teploti 3 4 Izoentropijne rozshirennya 4 1 Izobarichne vidvedennya teploti Iz vrahuvannyam vidminnostej realnih adiabatichnih procesiv rozshirennya i stiskannya vid izoentropijnih buduyetsya realnij cikl Brajtona 1 2p 3 4p 1 na T s diagrami Termichnij KKD idealnogo ciklu Brajtona prijnyato opisuvati formuloyu h 1 1 p k 1 k displaystyle eta 1 frac 1 pi frac k 1 k nbsp de p p 2 p 1 displaystyle pi p 2 p 1 nbsp stupin pidvishennya tisku v procesi izoentropijnogo stiskannya 1 2 k displaystyle k nbsp pokaznik adiabati dlya povitrya k 1 4 Zvorotnij cikl Brajtona RedaguvatiYaksho zdijsniti obhodzhennya ciklu Brajtona u zvorotnomu napryami 1 4 3 2 1 mozhna otrimati cikl holodilnoyi mashini yakij nazivayut takozh ciklom Bella Kolemana Oskilki vidpovidno do drugogo zakonu termodinamiki bezposerednye peredavannya tepla vid tila z nizhchoyu temperaturoyu do tila z vishoyu temperaturoyu nemozhlive holodilnij cikl Brajtona ye zdijsnimim lishe za umovi sho temperatura holodilnika ye ne nizhchoyu vid T 4 displaystyle T 4 nbsp a temperatura nagrivnika ne ye vishoyu vid T 2 displaystyle T 2 nbsp Holodilni ustanovki iz zamknutim konturom gazopodibnogo odnofaznogo robochogo tila sho pracyuyut za zvorotnim Brajtona znajshli praktichne zastosuvannya Div takozh RedaguvatiGazoturbinnij dvigun Turboreaktivnij dvigun Pryamotochnij povitryano reaktivnij dvigun Termodinamichnij ciklPrimitki Redaguvati Geobge B Brayton Pat US125166 A Improvement in gas engines Apr 2 1872 Dzherela RedaguvatiTeplotehnika pidruchnik dlya stud vishih tehn navch zakl B H Draganov ta in Za red B H Draganova K INKOS 2005 504 s ISBN 966 8347 23 4 Bulyandra O F Tehnichna termodinamika Pidruchn dlya studentiv energ spec vish navch zakladiv K Tehnika 2001 320 s ISBN 966 575 103 4 Shvec I T Kirakovskij N F Zagalna teplotehnika ta teplovi dviguni K Visha shkola 1977 269 s Bazarov I P Termodinamika Uchebnik dlya vuzov 4 e izd pererab i dop M Vysshaya shkola 1991 376 s ISBN 5 06 000626 3 Cengel Yunus A Boles Michael A Thermodynamics an engineering approach Boston McGraw Hill 2002 ISBN 0 07 238332 1Posilannya RedaguvatiVikishovishe maye multimedijni dani za temoyu Cikl BrajtonaSpakovszky Z S 3 7 Brayton Cycle Kurs lekcij Thermodynamics and Propulsion na sajti MIT angl Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Cikl Brajtona amp oldid 40350598