가스 터빈 또는 항공기 엔진의 효율

아래 위키 백과 에서 가져온 것과 같은 대부분의 최신 항공기 엔진 은 흐름 온도를 높이기 위해 터빈 (또는 여러)과 그 사이의 연소실에 의해 구동되는 여러 압축기 단계로 구성됩니다.

일반적으로 제조업체와 설계자는 효율을 높이기 위해 압축 온도와 연소 온도를 높이는 데 집중합니다.

내 질문은 완벽한 가스, 에너지 손실 또는 마찰, 일정한 입구 온도 및 속도와 같은 가정을 단순화하는 것입니다.이 열역학적 사이클의 효율성은 어떻게 평가됩니까? 압력 또는 온도 상승으로 인한 효율 증가를 어떻게 정량화 할 수 있습니까?

가스 터빈은 가장 간단한 경우 다음과 같은 Brayton주기를 사용하여 모델링됩니다.

1. 등방성 압축 (압축기 내)
2. 정압 열 추가 (연소실)
3. 비 등방성 팽창 (터빈 내)
4. 일정한 압력 열 제거

효율은 순 출력 작업 / 열 입력으로 정의되므로 효율은 다음과 같이 사이클 상태의 온도와 쉽게 관련 될 수 있습니다.

공정 1-2 및 3-4는 등 엔트로피이고, P2 = P3 및 P4 = P1입니다. 그러므로:

마지막으로 효율성은 다음과 같이 압축 비율과 관련 될 수 있습니다.

그러나 대부분의 가스 터빈은 등 엔트로피 압축 및 팽창, 정압 열 추가, 단일 단계 압축 및 단일 단계 확장과 같은 단순한 이론적 이상적인 조건에서 작동하지 않습니다. 이러한 경우 모델링 및 효율성 분석은 이상적인주기보다 훨씬 복잡합니다.

약어 :

• $w_{net}$: 기계적인 순 작업, 터빈 전력 빼기 압축기 전력
• $q$: 열, 추가 또는 거부. $q_{in}$ = 열 추가 $q_{out}$ = 열 제거
• $k$: 비열 비 $Cp/Cv$

압축비가 향상되는 한 가지는 연소 속도와 연소 완성도를 높여 배기 가스로 배출되는 미 연소 연료 / 입자의 비율을 감소 시킨다는 것입니다.

증가 된 압축은 또한 배기 터빈에 대한 더 높은 팽창비를 허용하여 전력을 증가시킬 것이다. 이는 압축비가 표준 피스톤 기반 엔진에 미치는 영향과 유사합니다.