Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Цикл брайтонаЦикл Брайтона — ВікіпедіяМатеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії. 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 електрогенераторЦикл 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. uk.wikipedia.org Цикл Брайтона — Википедия
Цикл Брайтона/Джоуля — термодинамический цикл, описывающий рабочие процессы газотурбинного, турбореактивного и прямоточного воздушно-реактивного двигателей внутреннего сгорания, а также газотурбинных двигателей внешнего сгорания с замкнутым контуром газообразного (однофазного) рабочего тела. Цикл назван в честь американского инженера Джорджа Брайтона, который изобрёл поршневой двигатель внутреннего сгорания, работавший по этому циклу. Ино Цикл Брайтона - WikiVisually1. Термодинамические циклы – In the process of passing through a cycle, the working fluid may convert heat from a warm source into useful work, and dispose of the remaining heat to a cold sink, thereby acting as a heat engine. Conversely, the cycle may be reversed and use work to move heat from a cold source, during a closed cycle, the system returns to its original thermodynamic state of temperature and pressure. Process quantities, such as heat and work are process dependent, ein might be the work and heat input during the cycle and Eout would be the work and heat output during the cycle. The first law of thermodynamics also dictates that the net heat input is equal to the net work output over a cycle, the repeating nature of the process path allows for continuous operation, making the cycle an important concept in thermodynamics. Thermodynamic cycles are often represented mathematically as quasistatic processes in the modeling of the workings of an actual device, two primary classes of thermodynamic cycles are power cycles and heat pump cycles. Power cycles are cycles which convert some heat input into a mechanical work output, cycles composed entirely of quasistatic processes can operate as power or heat pump cycles by controlling the process direction. On a pressure-volume diagram or temperature-entropy diagram, the clockwise and counterclockwise directions indicate power and heat pump cycles, because the net variation in state properties during a thermodynamic cycle is zero, it forms a closed loop on a PV diagram. A PV diagrams Y axis shows pressure and X axis shows volume, if the cyclic process moves clockwise around the loop, then W will be positive, and it represents a heat engine. If it moves counterclockwise, then W will be negative, and this does not exclude energy transfer as work. Isothermal, The process is at a constant temperature during that part of the cycle and this does not exclude energy transfer as heat or work. Isobaric, Pressure in that part of the cycle will remain constant and this does not exclude energy transfer as heat or work. Isochoric, The process is constant volume and this does not exclude energy transfer as heat or work. Isentropic, The process is one of constant entropy and this excludes the transfer of heat but not work. Thermodynamic power cycles are the basis for the operation of heat engines, power cycles can be organized into two categories, real cycles and ideal cycles. Cycles encountered in real world devices are difficult to analyze because of the presence of complicating effects, power cycles can also be divided according to the type of heat engine they seek to model. The most common used to model internal combustion engines are the Otto cycle, which models gasoline engines, and the Diesel cycle. There is no difference between the two except the purpose of the refrigerator is to cool a very small space while the heat pump is intended to warm a house. Both work by moving heat from a space to a warm space 2. Термодинамика – Thermodynamics is a branch of science concerned with heat and temperature and their relation to energy and work. The behavior of these quantities is governed by the four laws of thermodynamics, the laws of thermodynamics are explained in terms of microscopic constituents by statistical mechanics. Thermodynamics applies to a variety of topics in science and engineering, especially physical chemistry, chemical engineering. The initial application of thermodynamics to mechanical heat engines was extended early on to the study of chemical compounds, Chemical thermodynamics studies the nature of the role of entropy in the process of chemical reactions and has provided the bulk of expansion and knowledge of the field. Other formulations of thermodynamics emerged in the following decades, statistical thermodynamics, or statistical mechanics, concerned itself with statistical predictions of the collective motion of particles from their microscopic behavior. In 1909, Constantin Carathéodory presented a mathematical approach to the field in his axiomatic formulation of thermodynamics. A description of any thermodynamic system employs the four laws of thermodynamics that form an axiomatic basis, the first law specifies that energy can be exchanged between physical systems as heat and work. In thermodynamics, interactions between large ensembles of objects are studied and categorized, central to this are the concepts of the thermodynamic system and its surroundings. A system is composed of particles, whose average motions define its properties, properties can be combined to express internal energy and thermodynamic potentials, which are useful for determining conditions for equilibrium and spontaneous processes. With these tools, thermodynamics can be used to describe how systems respond to changes in their environment and this can be applied to a wide variety of topics in science and engineering, such as engines, phase transitions, chemical reactions, transport phenomena, and even black holes. This article is focused mainly on classical thermodynamics which primarily studies systems in thermodynamic equilibrium, non-equilibrium thermodynamics is often treated as an extension of the classical treatment, but statistical mechanics has brought many advances to that field. Guericke was driven to make a vacuum in order to disprove Aristotles long-held supposition that nature abhors a vacuum. Shortly after Guericke, the English physicist and chemist Robert Boyle had learned of Guerickes designs and, in 1656, in coordination with English scientist Robert Hooke, using this pump, Boyle and Hooke noticed a correlation between pressure, temperature, and volume. In time, Boyles Law was formulated, which states that pressure, later designs implemented a steam release valve that kept the machine from exploding. By watching the valve rhythmically move up and down, Papin conceived of the idea of a piston and he did not, however, follow through with his design. Nevertheless, in 1697, based on Papins designs, engineer Thomas Savery built the first engine, although these early engines were crude and inefficient, they attracted the attention of the leading scientists of the time. Black and Watt performed experiments together, but it was Watt who conceived the idea of the condenser which resulted in a large increase in steam engine efficiency. Drawing on all the work led Sadi Carnot, the father of thermodynamics, to publish Reflections on the Motive Power of Fire 3. Цикл Аткинсона – The Atkinson-cycle engine is a type of internal combustion engine invented by James Atkinson in 1882. The Atkinson cycle is designed to provide efficiency at the expense of power density, a modern variation of this approach is used in some modern automobile engines. Mazda Skyactiv models offering this capability include the Mazda 3 and MX-5, Atkinson produced three different designs that had a short compression stroke and a longer expansion stroke. The first Atkinson-cycle engine was named the Differential Engine, the second, and most well-known design, was called the Cycle Engine, which used an over-center arm to create four piston strokes in one revolution of the crankshaft. Atkinsons third and final engine was called the Utilite Engine and it operated much like any two-stroke engine, Atkinsons engines were produced by the British Gas Engine Company and also licensed to other overseas manufacturers. In 1888, Charon filed a French patent and displayed an engine at the Paris Exhibition in 1889, the Charon gas engine also used a similar cycle to Miller but without a supercharger. It is referred to as the Charon cycle Modern engine designers are realizing the potential fuel-efficiency improvements the Atkinson-type cycle can provide, the first implementation of the Atkinson cycle was in 1882, unlike later versions, it was arranged as an opposed piston engine, the Atkinson differential engine. Thus, in revolution, one piston provided a compression stroke and a power stroke, and then the other piston provided an exhaust stroke. The intake and compression strokes were significantly shorter than the expansion, the Cycle engines were produced and sold for several years by the British Engine Company. Atkinson also licensed production to other manufactures, sizes ranged from a few up to 100 horsepower. Atkinsons third design was named the Utilite Engine, Atkinson realized an improvement was needed to make his cycle more applicable to a high-speed engine. The final engine produced by the British Gas Engine company was the Utilite Engine, with this design, Atkinson was able to make a more conventional engine yet preserve the efficiency of having a short compression stroke and a long expansion stroke in a rather ingenious way. It operates much like a standard two-stroke except that the exhaust port is located at about the middle of the stroke, during the expansion stroke, a valve prevents pressure from escaping as the piston moves past the exhaust port. Once the valve is opened, it remains open as the piston heads back toward compression, letting fresh air charge the cylinder, a rich fuel/air mixture is injected by a small piston pump after the start of compression. This resulted in an engine with a short compression and longer expansion stroke. The Utilite Engines were tested and found to be more efficient than Atkinsons previous designs. Very few Utilite Engines were produced and none is known to survive, the British patent is from 1892, #2492. No US patent for the Utilite Engine is known, the effective compression ratio is reduced, but the expansion ratio is unchanged 4. Цикл Дизеля – The Diesel cycle is a combustion process of a reciprocating internal combustion engine. In it, fuel is ignited by heat generated during the compression of air in the combustion chamber and this is in contrast to igniting the fuel-air mixture with a spark plug as in the Otto cycle engine. Diesel engines are used in aircraft, automobiles, power generation, diesel-electric locomotives, the Diesel cycle is assumed to have constant pressure during the initial part of the combustion phase. This is a mathematical model, real physical diesels do have an increase in pressure during this period. In contrast, the idealized Otto cycle of a gasoline engine approximates a constant volume process during that phase. The image on the shows a p-V diagram for the ideal Diesel cycle. During the bottom isentropic processes, energy is transferred into the system in the form of work W i n, during the constant pressure process, energy enters the system as heat Q i n. During the top isentropic processes, energy is transferred out of the system in the form of W o u t, during the constant volume process, some of energy flows out of the system as heat through the right depressurizing process Q o u t. The net work is produced per cycle and is called the useful work, as it can be turned to other useful types of energy. The summation of such cycles per unit of time is called the developed power. The W o u t is called the gross work. The maximum thermal efficiency of a Diesel cycle is dependent on the compression ratio, the flame temperature can be approximated to the adiabatic flame temperature of the fuel with corresponding air-to-fuel ratio and compression pressure, p 3. T1 can be approximated to the air temperature. This formula only gives the ideal thermal efficiency, the actual thermal efficiency will be significantly lower due to heat and friction losses. The Otto cycle by comparison has both the addition and rejection at constant volume. Comparing the two formulae it can be seen that for a compression ratio, the ideal Otto cycle will be more efficient. However, an engine will be more efficient overall since it will have the ability to operate at higher compression ratios. Additionally, both of these cycles are only idealizations, and the behavior does not divide as clearly or sharply 5. Цикл Карно – The Carnot cycle is a theoretical thermodynamic cycle proposed by Nicolas Léonard Sadi Carnot in 1824 and expanded upon by others in the 1830s and 1840s. It is not an actual thermodynamic cycle but is a theoretical construct, every single thermodynamic system exists in a particular state. When a system is taken through a series of different states and finally returned to its initial state, in the process of going through this cycle, the system may perform work on its surroundings, thereby acting as a heat engine. A system undergoing a Carnot cycle is called a Carnot heat engine, although such an engine is only a theoretical construct. However, a microscopic Carnot heat engine has been designed and run, essentially, there are two systems at temperatures Th and Tc, which are so large that their temperatures are practically unaffected by a single cycle. As such, they are called heat reservoirs, since the cycle is reversible, there is no generation of entropy during the cycle, entropy is conserved. During the cycle, an amount of entropy ΔS is extracted from the hot reservoir. The difference in the two energies ΔS is equal to the work done by the engine, the Carnot cycle when acting as a heat engine consists of the following steps, Reversible isothermal expansion of the gas at the hot temperature, T1. During this step the gas is allowed to expand and it work on the surroundings. The temperature of the gas does not change during the process, the gas expansion is propelled by absorption of heat energy Q1 from the high temperature reservoir and results in an increase of entropy of the gas in the amount Δ S1 = Q1 / T1. For this step the mechanisms of the engine are assumed to be thermally insulated, the gas continues to expand, doing work on the surroundings, and losing an amount of internal energy equal to the work that leaves the system. The gas expansion causes it to cool to the cold temperature, Reversible isothermal compression of the gas at the cold temperature, T2. Once again the mechanisms of the engine are assumed to be thermally insulated, at this point the gas is in the same state as at the start of step 1. In this case, Δ S1 = Δ S2, or and this is true as Q2 and T2 are both lower and in fact are in the same ratio as Q1 / T1. For a simple closed system, any point on the graph represent a particular state of the system. A thermodynamic process will consist of a curve connecting an initial state, the area under the curve will be, Q = ∫ A B T d S which is the amount of thermal energy transferred in the process. If the process moves to greater entropy, the area under the curve will be the amount of absorbed by the system in that process. If the process moves towards lesser entropy, it will be the amount of heat removed, for any cyclic process, there will be an upper portion of the cycle and a lower portion 6. Цикл Ленуара – The Lenoir cycle is an idealized thermodynamic cycle often used to model a pulse jet engine. It is based on the operation of an engine patented by Jean Joseph Etienne Lenoir in 1860 and this engine is often thought of as the first commercially produced internal combustion engine. The absence of any process in the design leads to lower thermal efficiency than the more well known Otto cycle. In the cycle, a gas undergoes 1-2, Constant volume heat addition, 2-3, Isentropic expansion, 3-1. The expansion process is isentropic and hence no heat interaction. Energy is absorbed as heat during the heating and rejected as work during the isentropic expansion. Waste heat is rejected during the cooling which consumes some work. In the ideal gas version of the traditional Lenoir cycle, the first stage involves the addition of heat in a constant volume manner. The pressure after the heat addition can be calculated from the gas law. It can be determined for a process that the second law of thermodynamics results in the following. From the first law of thermodynamics we find,3 Q1 −3 W1 = U1 − U3. From the definition of work,3 W1 = ∫31 p d V = p 1, we recover the following for the heat rejected during this process,3 Q1 = − = h2 − h4. As a result, we can determine the heat rejected as follows,3 Q1 = m c p from the definition of constant pressure specific heats for an ideal gas, c p = γ R γ −1. The overall efficiency of the cycle is determined by the work over the heat input. Note that we gain work during the process but lose some during the heat rejection process 7. Цикл Отто – A four-stroke engine is an internal combustion engine in which the piston completes four separate strokes while turning a crankshaft. A stroke refers to the travel of the piston along the cylinder. The four separate strokes are termed, Intake, also known as induction or suction This stroke of the piston begins at top dead center and ends at bottom dead center. In this stroke the valve must be in the open position while the piston pulls an air-fuel mixture into the cylinder by producing vacuum pressure into the cylinder through its downward motion. Compression, This stroke begins at B. D. C, or just at the end of the suction stroke, in this stroke the piston compresses the air-fuel mixture in preparation for ignition during the power stroke. Both the intake and exhaust valves are closed during this stage, combustion, also known as power or ignition This is the start of the second revolution of the four stroke cycle. At this point the crankshaft has completed a full 360 degree revolution, while the piston is at T. D. C. The compressed air-fuel mixture is ignited by a plug or by heat generated by high compression. This stroke produces mechanical work from the engine to turn the crankshaft, during the exhaust stroke, the piston once again returns from B. D. C. to T. D. C. While the exhaust valve is open and this action expels the spent air-fuel mixture through the exhaust valve. Nikolaus August Otto as a man was a traveling salesman for a grocery concern. In his travels he encountered the internal combustion engine built in Paris by Belgian expatriate Jean Joseph Etienne Lenoir, in 1860, Lenoir successfully created a double-acting engine that ran on illuminating gas at 4% efficiency. The 18 litre Lenoir Engine produced only 2 horsepower, the Lenoir engine ran on illuminating gas made from coal, which had been developed in Paris by Philip Lebon. In testing a replica of the Lenoir engine in 1861 Otto became aware of the effects of compression on the fuel charge, in 1862, Otto attempted to produce an engine to improve on the poor efficiency and reliability of the Lenoir engine. He tried to create an engine that would compress the fuel prior to ignition. Many other engineers were trying to solve the problem, with no success, in 1864, Otto and Eugen Langen founded the first internal combustion engine production company, NA Otto and Cie. Otto and Cie succeeded in creating an atmospheric engine that same year. The factory ran out of space and was moved to the town of Deutz, in 1872, Gottlieb Daimler was technical director and Wilhelm Maybach was the head of engine design 8. Цикл Ренкина – The Rankine cycle is a model that is used to predict the performance of steam turbine systems, though the theoretical principle also applies to reciprocating engines such as steam locomotives. The Rankine cycle is a thermodynamic cycle of a heat engine that converts heat into mechanical work. The heat is supplied externally to a loop, which usually uses water as the working fluid. It is named after William John Macquorn Rankine, a Scottish polymath, the Rankine cycle closely describes the process by which steam-operated heat engines commonly found in thermal power generation plants generate power. The heat sources used in power plants are usually nuclear fission or the combustion of fossil fuels such as coal, natural gas. The efficiency of the Rankine cycle is limited by the heat of vaporization of the working fluid. This gives a theoretical maximum Carnot efficiency for the turbine alone of about 63. 8% compared with an actual overall thermal efficiency of up to 42% for a modern coal-fired power station. This low steam turbine entry temperature is why the Rankine cycle is used as a bottoming cycle to recover otherwise rejected heat in combined-cycle gas turbine power stations. The working fluid in a Rankine cycle follows a loop and is reused constantly. This exhaust heat is represented by the Qout flowing out of the side of the cycle shown in the T/s diagram below. Cooling towers operate as heat exchangers by absorbing the latent heat of vaporization of the working fluid. The benefit of this is offset by the low temperatures of steam admitted to the turbine, gas turbines, for instance, have turbine entry temperatures approaching 1500°C. However, the efficiency of actual large steam power stations. There are four processes in the Rankine cycle and these states are identified by numbers in the above T-s diagram. Process 1-2, The working fluid is pumped from low to high pressure, as the fluid is a liquid at this stage, the pump requires little input energy. Process 2-3, The high pressure liquid enters a boiler where it is heated at constant pressure by a heat source to become a dry saturated vapour. The input energy required can be easily calculated graphically, using a chart, or numerically. Process 3-4, The dry saturated vapour expands through a turbine and this decreases the temperature and pressure of the vapour, and some condensation may occur 9. Цикл Стирлинга – The Stirling cycle is a thermodynamic cycle that describes the general class of Stirling devices. This includes the original Stirling engine that was invented, developed and patented in 1816 by Robert Stirling with help from his brother, the irreversibility renders the thermal efficiency of these cycles less than that of a Carnot engine operating within the same limits of temperature. The cycle is reversible, meaning that if supplied with power, it can function as a heat pump for heating or cooling. The cycle is defined as a regenerative cycle with a gaseous working fluid. Closed cycle means the working fluid is contained within the thermodynamic system. This also categorizes the engine device as a heat engine. Regenerative refers to the use of a heat exchanger called a regenerator which increases the devices thermal efficiency. The cycle is the same as most other heat cycles in that there are four processes, compression, heat addition, expansion. However, these processes are not discrete, but rather the transitions overlap, the Stirling cycle is a highly advanced subject that has defied analysis by many experts for over 190 years. Highly advanced thermodynamics is required to describe the cycle, professor Israel Urieli writes. the various ideal cycles are neither physically realizable nor representative of the Stirling cycle. The analytical problem of the regenerator is judged by Jakob to rank among the most difficult, the idealized Stirling cycle consists of four thermodynamic processes acting on the working fluid, Isothermal expansion. The expansion space is heated externally, and the gas undergoes near-isothermal expansion, the gas is passed through the regenerator, thus cooling the gas, and transferring heat to the regenerator for use in the next cycle. The compression space is intercooled, so the gas undergoes near-isothermal compression, the compressed air flows back through the regenerator and picks up heat on the way to the heated expansion space. Most thermodynamics textbooks describe a simplified form of Stirling cycle consisting of four processes. This is known as an ideal Stirling cycle, because it is an idealized model, for convenience, the designer may elect to use piston motions dictated by system dynamics, such as mechanical linkage mechanisms. At any rate, the efficiency and cycle power are nearly as good as an implementation of the idealized case. A typical piston crank or linkage in a so named kinematic design often results in a piston motion. Some designs will cause the piston to dwell at either extreme of travel, many kinematic linkages, such as the well known Ross yoke, will exhibit near-sinusoidal motion wikivisually.com Обратный цикл - брайтон - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Обратный цикл - брайтонCтраница 1 Обратный цикл Брайтона обычно используется в рефрижераторах на 77 и 15О К. [1] Цикл Клода аналогичен двухступенчатому обратному циклу Брайтона, за исключением того, что на холодном конце добавляются два теплообменника и дроссельный вентиль. Компрессор состоит из ряда ступеней с промежуточными холодильниками; количество ступеней зависит от отношения давлений в цикле. [2] Сжатие в компрессоре по обратному циклу Брайтона и отвод тепла производятся при окружающей температуре. После сжатия газ высокого давления проходит через серию противоточных криогенных теплообменников, часть его расширяется в верхней турбине, где отводится энергия и газ подается для охлаждения обратного потока газа низкого давления. Оставшийся газ проходит через нижнюю турбину и поддерживает объект криостатирования при 20 К. [3] В рефрижераторе на 20 К используется двухступенчатый обратный цикл Брайтона. Мощность, потребляемая таким рефрижератором, и его вес представлены на фиг. [4] Типичные значения величин в точках схемы обратного цикла Брайтона при 15 К и холодопроизводительности 1 Вт показаны на фиг. [5] Для рефрижераторов как на 77, так и на 15О К применяется простой обратный цикл Брайтона. [6] В этот класс входит сравнительно небольшое число машин, ими обычно реализуют различные модификации обратного цикла Брайтона. [8] Были рассмотрены два близких рефрижераторных гелиевых цикла, приемлемых для использования турбомашин; их упрошенные схемы показаны на фиг. В рефрижераторе на 2О К применен двухступенчатый обратный цикл Брайтона, а для 4 4 К применяется цикл Клода. Число ступеней ( и последующих холодильников) компрессора зависит от отношения давлений в цикле. [9] Влияние потерь от парциальности показано на фиг. Оба турбодетандера были спроектированы для одного и того же рефрижератора на 8О К, работающего по обратному циклу Брайтона, и испытаны с одинаковыми соплами. Кроме того, как вариант турбодетандера со степенью парциальности 70 5 % была испытана машина с парциальностью 100 %, полученной пропорцианальным увеличением площади проходного сечения соплового аппарата. [10] Ответ автора: В качестве типичного примера возьмем рефрижератор на 5 Вт при 20 К - При оптимальных степенях сжатия в цикле для минимума потребляемой мощности одноступенчатый цикл Брайтона требует на 70 % больше мощности, чем двухступенчатый. Вес рефрижераторов для обоих циклов оказывается одинаковым. Недостатком одноступенчатого цикла в дополнение к большей потребляемой мощности является более высокое оптимальное отношение давлений. Следовательно, из-за дополнительных компрессорных ступеней одноступенчатый обратный цикл Брайтона в действительности более сложен и дорог, чем двухступенчатый. Дополнительное усложнение компрессора в одноступенчатой системе оказывается большим, чем усложнение криогенного блока в двухступенчатой системе. Поэтому мы не считаем ни практичным, ни желательным создавать миниатюрные одноступенчатые рефрижераторы на турбомашинах для 20 К. [11] Страницы: 1 www.ngpedia.ru Газотурбинные установки и цикл БрайтонаГазовая турбина – тепловой двигатель, в котором рабочим телом являются продукты сгорания органического топлива, жидкого или газообразного, получаемые в камере сгорания, расположенной перед турбиной. Мощность газовой турбинной установки - до 150МВт.
Термический КПД цикла Байрона: ; компрессор. камера сгорания. турбина. электрогенератор. адиабатное сжатие воздуха в компрессоре. изобарный процесс в камере сгорания с теплоподводом адиабатное расширение газа в турбине. изобарный процесс с теплоотводом (выхлоп). степень сжатия воздуха в компрессоре.
Паротурбинные установки. Цикл Ренкина для ПТУ ПТУ – тепловой двигатель или тепловая машина, в которой рабочим теплом является пар, полученный в котельном агрегате.
Схема:
паровой котел. паровая турбина. электрогенератор. конденсатор. насос. адиабатное расширение пара в турбине. изобарно-изотермический процесс в конденсаторе. адиабатное повышение давления конденсата в насосе. изобарный процесс в паровом котле. Достоинства цикла Ренкина: 1. цикл Ренкина включает два адиабатных процесса, один изотермический и еще один частично изотермический, то есть по форме цикла Ренкина близок к циклу Карно. 2. вода перекачивается насосом в жидком состоянии, поэтому расход энергии на привод насоса относительно мал. ; Термический коэффициент полезного действия: Влияние параметров цикла на термический коэффициент полезного действия: давление в конденсаторе. При снижении давления в конденсаторе, термический коэффициент полезного действия увеличивается. давление пара перед турбиной. При увеличении давления пара перед турбиной, термический коэффициент полезного действия увеличивается. Анализ цикла Ренкина с учетом потерь необратимости:
действительный процесс расширения в турбине. действительный процесс в насосе. Потери энергии в турбине и насосе обусловлены трением рабочей среды, учитываются с помощью внутренних КПД:
Механический КПД учитывает потери энергии на: трение в подшипниках и расход энергии на привод масленого насоса, для смазки подшипников . КПД электрогенератора учитывает электрические и механические потери электрогенератора . Абсолютное электрическое КПД турбогенератора: Если учесть тепловые потери в котле и паропроводе, то КПД современной КЭС составляет 38-40%.
Паротурбинные установки с промежуточным перегревом пара Сухость пара на выходе из турбины составляет 0,86-0,88
паровой котел. электрогенератор. конденсатор. насос. пароперегреватель. дополнительный пароперегреватель. цилиндр высокого, низкого давления соответственно. Благодаря тому, что увеличение средней температуры теплоподвода возрастает величина цикла. адиабатное расширение пара в . перегрев пара в . адиабатное расширение в . изобарно-изотермический процесс в конденсаторе. адиабатный процесс в насосе. изобарный процесс в паровом котле. Иногда применяют двукратный промежуточный перегрев
Паротурбинные установки с регенерацией теплоты Регенерация теплоты – это перераспределение теплоты в цикле, то есть теплота забирается от рабочего тела в одном процессе и возвращается ему в другом процессе.
подогреватель низкого давления. подогреватель высокого давления. Для подогрева воды из турбины забирается 25-30% пара, а КПД возрастает на 10-12 %.
Теплофикационные паротурбинные установки Теплофикация – это теплоснабжение на базе комбинирования выработки тепловой и электрической энергии.
1. паротурбинная установка с ухудшенным вакуумом. 2. с противодавлением. 3. с отопительным отбором пара. 4. с производственным отбором пара. сетевой подогреватель. коэффициент использования теплоты. электрическая мощность установки. тепловая мощность установки (расход теплоты стороннему потребителю) расход топлива. удельная теплота сгорания топлива.
Парогазовые установки комплекс газотурбин и паротурбин установок, объединенных общим тепловым циклом.
1. с низконапорным котлом. 2. с высоконапорным котлом. низконапорный котел. высоконапорный котел. газовая турбина. паровая турбина. компрессор. экономайзер. камера сгорания.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: zdamsam.ru Цикл Брайтона • ru.knowledgr.comЦикл Брайтона - термодинамический цикл, который описывает работы теплового двигателя постоянного давления. Газотурбинные двигатели и оснащенные воздушно-реактивным двигателем реактивные двигатели используют Цикл Брайтона. Хотя Циклом Брайтона обычно управляют как открытая система (и действительно должен управляться как таковой, если внутреннее сгорание используется), традиционно предполагается в целях термодинамического анализа, что выхлопные газы снова использованы в потреблении, позволив анализ как закрытую систему. Цикл двигателя называют в честь Джорджа Брейтона (1830–1892), американского инженера, который развил его, хотя он был первоначально предложен и запатентован англичанином Джон Барбер в 1791. Это также иногда известно как цикл Джоуля. Цикл Ericsson подобен Циклу Брайтона, но использует внешнюю высокую температуру и включает использование регенератора. Есть два типа Циклов Брайтона, открытых для атмосферы и использования внутренней камеры сгорания или закрыты и использования теплообменника. ИсторияВ 1872 Джордж Брейтон просил патент для своего «Готового Двигателя», двигателя постоянного давления оплаты. Двигатель использовал отдельный поршневой компрессор и расширитель со сжатым воздухом, нагретым внутренним огнем, поскольку это вошло в цилиндр расширителя. Первые версии двигателя Брайтона смешали выпаренное топливо с воздухом, поскольку это вошло в компрессор посредством горячего поверхностного карбюратора., топливо / воздух содержался в водохранилище / бак, и затем это допустили в цилиндр расширения и сожгли. Как топливо / воздушная смесь вошла в цилиндр расширения, это было зажжено экспериментальным пламенем. Экран использовался, чтобы предупредить пожар от входа / возвращающийся к водохранилищу. В ранних версиях двигателя иногда терпел неудачу этот экран, и взрыв произойдет, но в 1874 Брейтон решил проблему взрыва, добавив топливо только до цилиндра расширителя. Двигатель теперь использовал более тяжелое топливо, такое как керосин и горючее. Воспламенение осталось экспериментальным пламенем. Брейтон произвел и продал «Готовые Двигатели», чтобы выполнить множество задач как водная перекачка, деятельность завода, даже морской толчок. Критики дня утверждали, что двигатели бежали гладко и имели эффективность приблизительно 17%. Двигатели цикла Брайтона были некоторыми первыми двигателями внутреннего сгорания, используемыми для движущей власти. В 1881 Джон Холлэнд использовал двигатель Брайтона, чтобы привести первую в мире успешную самоходную субмарину в действие, субмарина Финиэна Рама Джона Филипа Холлэнда сохранена в Патерсонском Музее в Старом Грейт-Фолс Исторический район Патерсон, Нью-Джерси. В 1878 Джордж Б. Селден произвел первый внутренний автомобиль сгорания. Вдохновленный двигателем внутреннего сгорания, изобретенным Джорджем Брейтоном, показанным на Столетней Выставке в Филадельфии в 1876, Селден начал работать над меньшей более легкой версией, преуспев к 1878, приблизительно за восемь лет до общественного введения Патента Benz Motorwagen в Европе. Автомобиль Селдена был приведен в действие версией с 3 цилиндрами за 400 фунтов двигателя Цикла Брайтона, который показал вложенный коленчатый вал. Селден проектировал и построил двигатель с помощью Рочестерского машиниста Франка Х. Клемента и его помощника Уильяма Гомма. Он подал для патента 8 мая 1879 (в историческом кресте людей, свидетель Селден выбрал, был местный кассир банка, Джордж Истмэн, позже чтобы стать известным камерой Кодака). Его заявление, включенное не только двигатель, но и его использование в 4, вертело автомобиль. Он тогда подал ряд поправок к его заявлению, которое протянуло судебный процесс, приводящий к задержке 16 лет, прежде чем патент предоставили 5 ноября 1895. Генри Форд боролся с патентом Селдена. Форд утверждал, что его автомобили использовали четырехтактный двигатель цикл Отто а не двигатель Брайтона, показанный используемым в автомобиле Селдена. Форд выиграл обращение оригинального случая. МоделиДвигатель Brayton-типа состоит из трех компонентов:
В оригинальном двигателе Брайтона 19-го века атмосферный воздух вовлечен в поршневой компрессор, где это сжато; идеально изоэнтропийный процесс. Сжатый воздух тогда пробегает смесительную палату, где топливо добавлено, изобарический процесс. Герметичная воздушная и топливная смесь тогда зажжена в цилиндре расширения, и энергия выпущена, заставив горячий воздух и продукты сгорания расширяться через поршень/цилиндр; другой идеально изоэнтропийный процесс. Часть работы, извлеченной поршнем/цилиндром, используется, чтобы вести компрессор через договоренность коленчатого вала. Термин Цикл Брайтона был позже дан газотурбинному двигателю. У этого также есть три компонента:
Идеальный Цикл Брайтона:
Фактический Цикл Брайтона:
Ни начиная со сжатие, ни начиная с расширение могут быть действительно isentropic, потери через компрессор и расширитель представляют источники неизбежной рабочей неэффективности. В целом увеличение степени сжатия является самым прямым способом увеличить полную выходную мощность системы Brayton. Эффективность идеального Цикла Брайтона, где отношение теплоемкости. Рисунок 1 указывает, как эффективность цикла изменяется с увеличением отношения давления. Рисунок 2 указывает, как определенная выходная мощность изменяется с увеличением входной температуры газовой турбины для двух различных ценностей отношения давления. Самая высокая температура в цикле происходит в конце процесса сгорания, и это ограничено максимальной температурой, которой могут противостоять турбинные лезвия. Это также ограничивает отношения давления, которые могут использоваться в цикле. Поскольку фиксированная турбина вставила температуру, чистую производительность работы за увеличения цикла с отношением давления (таким образом тепловая эффективность) и чистую производительность работы. С меньшим количеством производительности работы за цикл больший массовый расход (таким образом большая система) необходим, чтобы поддержать ту же самую выходную мощность, которая может не быть экономичной. В наиболее распространенных проектах отношение давления газовой турбины располагается от приблизительно 11 - 16. Методы, чтобы увеличить властьВыходная мощность двигателя Брайтона может быть улучшена следующими манерами:
Методы, чтобы повысить эффективностьЭффективность двигателя Брайтона может быть повышена следующими манерами:
Эта особенность только доступна, если выхлопная высокая температура не используется иначе, как в приложениях комбинированного цикла или когенерации.
ВариантыЗакрытый Цикл БрайтонаЗакрытый Цикл Брайтона повторно распространяет рабочую жидкость, воздух, удаленный из турбины, повторно введен в компрессор, это использование цикла теплообменник, чтобы нагреть рабочую жидкость вместо внутренней камеры сгорания. Закрытый Цикл Брайтона используется, например, в газовой турбине с замкнутым циклом и космическом производстве электроэнергии. Солнечный Цикл БрайтонаВ 2002 гибрид открывается, солнечный Цикл Брайтона управлялся впервые последовательно и эффективно с соответствующими опубликованными работами в структуре ЕС программа SOLGATE. Воздух был нагрет от 570 K до более чем 1 000 K в палату камеры сгорания. Дальнейшая гибридизация была достигнута во время ЕС проект Solhyco управление скрещенным Циклом Брайтона с солнечной энергией и Биодизелем только. Эта технология была расширена к 4.6 мВт в Solugas проекта, расположенном под Севильей, где это в настоящее время демонстрируется в предкоммерческом масштабе. Обратный Цикл БрайтонаЦикл Брайтона, который ведут наоборот через чистый вход работы, и когда воздух - рабочая жидкость, является воздушным циклом охлаждения или циклом Bell Coleman. Ее цель состоит в том, чтобы переместить высокую температуру, а не произвести работу. Этот метод воздушного охлаждения используется широко в реактивном самолете для систем кондиционирования воздуха, использующих воздух, выявляемый от компрессоров двигателя. См. также
Внешние ссылки
ru.knowledgr.com Цикл - брайтон - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1Цикл - брайтонCтраница 1 Цикл Брайтона - чисто газовый, и поэтому объемный расход в в машине может быть установлен варьированием давления в системе. Большая гибкость цикла позволяет применять его для таких систем с турбомашинами, где требования к регулированию температур не слишком жесткие. [1] Цикл Брайтона, или идеальный цикл газотурбинной установки с р const, показан на фиг. Ts-координатах; он состоит из двух изобар и двух адиабат. По линии / - 2 совершается адиабатное сжатие в компрессоре, а по линии 3 - 4 происходит адиабатное расширение в турбине. [2] Для воздуха рассмотрен цикл Брайтона. [3] А / ц33 части цикла Брайтона, а также часть теплоты выходных газов ГТУ q, которая теряется с уходящими газами КУ. [5] Это означает, что КПД цикла Брайтона весьма далек от максимально возможного. При этом необходимо еще учесть, что был рассмотрен теоретический цикл, не учитывающий потери давления и теплоты, механические потери в компрессоре турбины и необратимость процессов. [6] Установки повторного сжижения, работающие по модифицированному циклу Брайтона, могут быть использованы для сжижения и нефтяных газов. Пропускная способность установки на метановозах вместимостью 125 тыс. м3 - примерно 5 т / ч, содержание азота в сжиженном природном газе - до 1 2 %, температура на входе в установку - 125 С, мощность установки - 5 8 МВт. Такие установки полностью автоматизированы, имеют сравнительно небольшой расход мощности, используют дешевый и распространенный хладагент. [7] Рефрижераторы с поршневыми машинами, работающие по циклу Брайтона или Клода, применимы для малых или промежуточных тепловых нагрузок, начиная с температур жидкого гелия до уровня - - 50 К. Верхняя граница холодопроизводительности в этой области ограничена размерами машин и их весом. Турбомашинные рефрижераторы, работающие по циклу Брайтона или Клода, занимают область наибольших тепловых нагрузок во всем температурном диапазоне. [8] Газовая турбина, или силовой агрегат с циклом Брайтона, давно рассматривается как подходящий источник энергии для автомобилей. [9] В космических рефрижераторных системах можно применять рефрижераторы по циклу Брайтона или Клода с турбомашинами, рефрижераторы по циклу Брайтона или Клопа с поршневыми машинами и, наконец, рефрижераторы, в которых используется цикл Стирлинга или одна из его модификаций, таких, как цикл Вюллемьера. [10] Установки повторного сжижения природного газа могут функционировать по модифицированному циклу Брайтона. В этом случае в схему установки включается контур верхнего азотного каскада отделения и частичного сжижения азота. Установки повторного сжижения, работающие в соответствии с модифицированным циклом Брайтона, могут иметь разное исполнение - отделяющие сжиженный азот и неотделяющие азот от сжиженного газа. Азот поступает в установки повторного сжижения вместе с парами природного газа. После того как азот пройдет через теплообменник 6, газ расширяется в турбине 5, где и охлаждается. [12] Для обеспечения высокого КПД МГД-электро-станции используется бинарный цикл - цикл Брайтона. В верхнем цикле работает МГД-генератор, в нижнем используется паротурбинная установка. [14] Газовые турбины с постоянным давлением в камере сгорания топ-шва работают по видоизменному циклу Брайтона. [15] Страницы: 1 2 3 www.ngpedia.ru |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
