El ciclo de Brayton del es un ciclo de la constante-presión nombrado después George Brayton (1830-1892), el ingeniero americano que lo desarrolló. También se sabe a veces como el ciclo del julio del . Fue propuesto original por Barber en 1791. El Ericsson completa un ciclo es también calor externo similar pero de las aplicaciones e incorpora el uso de un regenerador.

Historia

En el 1872 George Brayton solicitó una patente para su motor listo. El motor utilizó un compresor y un ampliador separados de pistón. El aire comprimido fue calentado por el fuego interno mientras que entró en el cilindro del ampliador. El ciclo de Brayton del término se asocia hoy generalmente a la turbina de gas aunque Brayton nunca construyó cualquier cosa con excepción de los motores de pistón.

Como otros ciclos de la energía de la combustión interna, el ciclo de Brayton es un sistema abierto, aunque para el análisis termodinámico que se asume convencionalmente que los gas de escape están reutilizados en el producto, permitiendo análisis como sistema cerrado.

Modelo

Un Brayton-tipo motor consiste en tres componentes:
Compresor de gas del

A
Un compartimiento de mezcla
Un ampliador

En el motor original de Brayton del siglo XIX, el aire ambiente se dibuja dentro de un compresor de pistón, donde está comprimido ; ideal un proceso isentrópico . El aire comprimido entonces funciona a través de un compartimiento de mezcla donde se agrega el combustible, un proceso isobárico de la constante-presión. El aire y la mezcla heated (por la compresión), a presión del combustible entonces se enciende en un cilindro de la extensión y la energía se lanza, haciendo los productos heated del aire y de la combustión ampliarse a través de un pistón/de un cilindro; otro proceso teóricamente isentrópico. Algo del trabajo extraído por el pistón/el cilindro se utiliza para conducir el compresor con un arreglo del cigüeñal.

El ciclo de Brayton del término se ha dado más recientemente al motor de la turbina de gas . Esto también tiene tres componentes:
Un compresor de gas
Una hornilla (o compartimiento de la combustión )
Una turbina de la extensión

Ciclo de Brayton ideal:
Proceso isentrópico - el aire ambiente se dibuja dentro del compresor, donde se presuriza.
Proceso isobárico - el aire comprimido entonces funciona a través de una cámara de combustión, donde se quema el combustible, calentando ese air— un proceso de la constante-presión, puesto que el compartimiento está abierto fluir adentro y hacia fuera.
Proceso isentrópico - el aire heated, a presión entonces da para arriba su energía, ampliándose con una turbina (o la serie de turbinas). Algo del trabajo extraído por la turbina se utiliza para conducir el compresor.
El proceso isobárico - calentar el rechazamiento (en la atmósfera).

Ciclo de Brayton real:
Proceso adibático - compresión.
Proceso isobárico - adición del calor.
proceso adibático - extensión.
proceso isobárico - rechazamiento del calor.

Desde ni la compresión ni la extensión pueden ser verdadero isentrópicas, las pérdidas a través del compresor y el ampliador representa fuentes de las ineficacias de trabajo ineludibles . Generalmente el aumento del cociente de compresión es la manera más directa de aumentar la salida de energía total de un sistema de Brayton.

Aquí están dos diagramas, cuadros 1 y cuadros 2, para el ciclo de Brayton ideal. Un diagrama indica cómo la eficacia de ciclo cambia con un aumento en cociente de la presión, mientras que la otra indica cómo la salida de energía específica cambia con un aumento en la temperatura de la entrada de la turbina de gas para dos diversos valores del cociente de la presión.

En 2002 un ciclo de Brayton solar abierto híbrido fue funcionado por primera vez constantemente y eficazmente con los papeles relevantes publicados, en el marco del programa de la UE SOLGATE. El aire era heated a partir del 570 K sobre a K 1000 en el compartimiento del combustor.

Métodos para mejorar eficacia

La eficacia de un motor de Brayton se puede mejorar de las maneras siguientes:
recalentamiento del

, en donde el &mdash del fluido operante ; en la mayoría de los casos air— se amplía con una serie de turbinas, después se pasa a través de una segunda cámara de combustión antes de ampliar a la presión ambiente a través de un sistema final de turbinas. Esto tiene la ventaja de aumentar la salida de energía posible para un cociente de compresión dado sin exceder ningunos apremios metalúrgicos . (Aunque el uso de un dispositivo de poscombustión se pueda también referir como recalentamiento del, es un diverso proceso que aumenta energía mientras que la eficacia marcado de disminución.)
Intercooling del

, en donde el fluido operante pasa a través de una primera fase de compresores, entonces un refrigerador, entonces una segunda etapa de compresores antes de incorporar la cámara de combustión. Mientras que esto requiere un aumento en la consumición de combustible de la cámara de combustión, éste permite una reducción en el calor específico del líquido que incorpora la segunda etapa de compresores, con una disminución acompañante de la cantidad de trabajo necesaria para el guardapolvo de la etapa de la compresión.
regeneración del

, en donde el líquido aún-caliente de la poste-turbina se pasa a través de un cambiador de calor para precalentar el líquido apenas que incorpora la cámara de combustión. Esto permite una consumición de combustible más baja y menos la energía perdidas como calor residual.

un motor de Brayton también forma la mitad del sistema del ciclo combinado del, que combina con un motor de Rankine a la eficacia total del aumento posterior.
los sistemas de la cogeneración del del

hacen uso del calor residual de los motores de Brayton, típicamente para la producción de la agua caliente o la calefacción de talleres.

Ciclo de Brayton reverso

Un ciclo de Brayton que se conduce en revés, vía la entrada neta del trabajo, y cuando el aire es el fluido operante, es el ciclo de la refrigeración del aire del o el ciclo de Bell Coleman del . Su propósito es mover calor, algo que trabajo del producto. Esta técnica de la refrigeración por aire se utiliza extensamente en aviones de jet.
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