Was ist die Theorie von Brayton Cycle – Brayton Engine – Definition

Theorie des Brayton-Zyklus – Brayton-Motor. Der Brayton-Zyklus besteht aus zwei isentropen Prozessen und zwei isobaren Prozessen. Sein thermischer Wirkungsgrad hängt vom Druckverhältnis ab. Wärmetechnik

Brayton Cycle – Turbinenmotor

1872 brachte der amerikanische Ingenieur George Bailey Brayton die Untersuchung von Wärmekraftmaschinen voran , indem er einen Verbrennungsmotor mit konstantem Druck patentierte, bei dem zunächst verdampftes Gas, später flüssige Brennstoffe wie Kerosin verwendet wurden. Diese Wärmekraftmaschine ist als ” Brayton’s Ready Motor ” bekannt . Dies bedeutet, dass der ursprüngliche Brayton-Motor anstelle einer Gasturbine und eines Gaskompressors einen Kolbenkompressor und einen Kolbenexpander verwendete.

Heute moderne Gasturbinenmotoren und Luftholen Strahltriebwerke sind auch ein Konstantdruck – Wärmemotoren, deshalb wir ihre Thermodynamik vom beschreiben Zyklus Brayton . Im Allgemeinen beschreibt der Brayton-Zyklus die Funktionsweise einer Wärmekraftmaschine mit konstantem Druck .

Es ist einer der häufigsten thermodynamischen Kreisprozessen , die in Gasturbinenkraftwerken oder in Flugzeugen zu finden sind. Im Gegensatz zum Carnot-Zyklus führt der Brayton-Zyklus keine isothermen Prozesse aus , da diese sehr langsam ausgeführt werden müssen. In einem idealen Brayton- Zyklus durchläuft das System, das den Zyklus ausführt, eine Reihe von vier Prozessen: zwei isentrope (reversible adiabatische) Prozesse, die sich mit zwei isobaren Prozessen abwechseln.

Da das Carnot-Prinzip besagt, dass kein Motor effizienter sein kann als ein reversibler Motor ( eine Carnot-Wärmekraftmaschine ), der zwischen denselben Hochtemperatur- und Niedertemperaturspeichern betrieben wird, muss eine auf dem Brayton-Zyklus basierende Gasturbine einen geringeren Wirkungsgrad aufweisen als der Carnot-Wirkungsgrad.

Eine große einzyklische Gasturbine erzeugt typischerweise beispielsweise 300 Megawatt Strom und hat einen thermischen Wirkungsgrad von 35–40%. Moderne kombinierte Gasturbinenanlagen (CCGT), bei denen der thermodynamische Zyklus aus zwei Kraftwerkszyklen besteht (z. B. der Brayton-Zyklus und der Rankine-Zyklus), können einen thermischen Wirkungsgrad von etwa 55% erreichen.

offener Brayton-Kreislauf - Gasturbine

Arten des Brayton-Zyklus

Öffnen Sie den Brayton-Zyklus (Schlüsselwörter)

Da die meisten Gasturbinen auf dem Brayton-Zyklus mit innerer Verbrennung basieren (z. B. Strahltriebwerke), basieren sie auf dem offenen Brayton-Zyklus . In diesem Zyklus wird Luft aus der Umgebungsatmosphäre durch den Kompressor auf einen höheren Druck und eine höhere Temperatur komprimiert. In der Brennkammer wird Luft weiter erhitzt, indem das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Luftstrom verbrannt wird. Verbrennungsprodukte und Gase dehnen sich in der Turbine entweder auf nahezu atmosphärischen Druck (Triebwerke, die mechanische oder elektrische Energie erzeugen) oder auf einen von den Strahltriebwerken benötigten Druck aus. Durch den offenen Brayton-Kreislauf werden die Gase direkt in die Atmosphäre abgegeben .

Geschlossener Brayton-Zyklus

In einem geschlossenen Brayton-Kreislauf zirkuliert das Arbeitsmedium (z. B. Helium) in der Schleife und das aus der Turbine ausgestoßene Gas wird wieder in den Kompressor eingeleitet. In diesen Turbinen wird üblicherweise ein Wärmetauscher (externe Verbrennung) verwendet und nur sauberes Medium ohne Verbrennungsprodukte wandert durch die Leistungsturbine. Der geschlossene Brayton-Kreislauf wird beispielsweise in Gasturbinen mit geschlossenem Kreislauf und gasgekühlten Hochtemperaturreaktoren verwendet.

Reverse Brayton Cycle – Brayton Refrigeration Cycle

Ein Brayton-Zyklus, der in umgekehrter Richtung gefahren wird, ist als umgekehrter Brayton-Zyklus bekannt. Sein Zweck ist es, Wärme von einem kälteren zu einem heißeren Körper zu transportieren, anstatt Arbeit zu produzieren. In Übereinstimmung mit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik kann Wärme nicht spontan vom kalten zum heißen System fließen , ohne dass externe Arbeiten am System durchgeführt werden. Wärme kann vom kälteren zum heißeren Körper fließen, jedoch nur, wenn sie durch eine externe Arbeit gezwungen wird. Genau das leisten Kühlschränke und Wärmepumpen. Diese werden von Elektromotoren angetrieben, für deren Betrieb Arbeiten aus ihrer Umgebung erforderlich sind. Einer der möglichen Kreisprozessen ist ein umgekehrter Brayton-Zyklus, der dem gewöhnlichen Brayton-Zyklus ähnlich ist, jedoch über die Netzwerkeingabe rückwärts gefahren wird. Dieser Kreislauf wird auch als Gaskühlkreislauf oder Bell-Coleman-Kreislauf bezeichnet. Diese Art von Zyklus wird häufig in Düsenflugzeugen für Klimaanlagen verwendet, die Luft von den Triebwerkskompressoren verwenden. Es ist auch in der LNG-Industrie weit verbreitet, wo der größte umgekehrte Brayton-Zyklus zum Unterkühlen von LNG unter Verwendung von 86 MW Leistung aus einem Gasturbinen-Kompressor und Stickstoff-Kältemittel dient.

offener Brayton-Kreislauf - Gasturbine
Brayton-Zyklus öffnen
geschlossener Brayton-Zyklus - pV-Diagramm
geschlossener Brayton-Zyklus
umgekehrter Brayton-Zyklus - Kühl- und Wärmepumpen
Brayton-Zyklus umkehren

Brayton-Zyklus – Prozesse

In einem geschlossenen idealen Brayton- Zyklus durchläuft das System, das den Zyklus ausführt, eine Reihe von vier Prozessen: zwei isentrope (reversible adiabatische) Prozesse, die sich mit zwei isobaren Prozessen abwechseln:

  • geschlossener Brayton-Zyklus - pV-Diagramm
    geschlossener Brayton-Zyklus

    Isentropische Kompression (Kompression in einem Kompressor) – Das Arbeitsgas (z. B. Helium) wird vom Kompressor (normalerweise einem Axialkompressor) adiabatisch von Zustand 1 in Zustand 2 komprimiert. Die Umgebung arbeitet am Gas, erhöht seine innere Energie (Temperatur) und komprimiert es (erhöht seinen Druck). Andererseits bleibt die Entropie unverändert. Die für den Kompressor erforderliche Arbeit ist gegeben durch C = H 2 – H 1 .

  • Isobare Wärmezufuhr (in einem Wärmetauscher) – In dieser Phase (zwischen Zustand 2 und Zustand 3) erfolgt eine Wärmeübertragung mit konstantem Druck von einer externen Quelle auf das Gas, da die Kammer zum Ein- und Ausströmen geöffnet ist. In einem offenen idealen Brayton-Zyklus läuft die Druckluft dann durch eine Brennkammer, in der Kraftstoff verbrannt und Luft oder ein anderes Medium erwärmt wird (2 → 3). Es ist ein Prozess mit konstantem Druck, da die Kammer zum Ein- und Ausströmen geöffnet ist. Die hinzugefügte Nettowärme ist gegeben durch add = H 3 – H 2
  • Isentropische Expansion (Expansion in einer Turbine) – Das komprimierte und erhitzte Gas expandiert adiabatisch von Zustand 3 zu Zustand 4 in einer Turbine. Das Gas wirkt auf die Umgebung (Schaufeln der Turbine) und verliert eine Menge an interner Energie, die der Arbeit entspricht, die das System verlässt. Die von der Turbine geleistete Arbeit ist gegeben durch T = H 4 – H 3 . Auch hier bleibt die Entropie unverändert.
  • Isobare Wärmeabgabe (in einem Wärmetauscher) – In dieser Phase wird der Zyklus durch einen Prozess mit konstantem Druck abgeschlossen, bei dem Wärme aus dem Gas abgegeben wird. Die Arbeitsgastemperatur sinkt von Punkt 4 auf Punkt 1. Die abgegebene Nettowärme ergibt sich aus re = H 4 – H 1

Während eines Brayton-Zyklus wird vom Kompressor zwischen den Zuständen 1 und 2 ( sentropische Kompression ) am Gas gearbeitet . Die Arbeit wird durch das Gas in der Turbine zwischen den Stufen 3 und 4 erledigt ( sentropische Expansion ). Die Differenz zwischen der vom Gas geleisteten Arbeit und der am Gas geleisteten Arbeit ist das vom Zyklus erzeugte Netz und entspricht der von der Zykluskurve eingeschlossenen Fläche (im pV-Diagramm).

Wie zu sehen ist, ist es zweckmäßig, bei der Analyse dieses thermodynamischen Zyklus die Enthalpie  oder die spezifische Enthalpie zu verwenden und das erste Gesetz in Bezug auf die Enthalpie auszudrücken . Diese Form des Gesetzes vereinfacht die Beschreibung der Energieübertragung . Bei konstantem Druck entspricht die Enthalpieänderung der Energie , die durch Erhitzen aus der Umgebung übertragen wird:

Isobarer Prozess (Vdp = 0):

dH = dQ → Q = H 2 – H 1

Bei konstanter Entropie , dh im isentropischen Prozess, entspricht die Enthalpieänderung der am oder vom System durchgeführten Flussprozessarbeit :

Isentropischer Prozess (dQ = 0):

dH = Vdp → W = H 2 – H 1

Siehe auch: Warum verwenden Energieingenieure Enthalpie? Antwort: dH = dQ + Vdp

Isentropischer Prozess

Ein isentropischer Prozess ist ein thermodynamischer Prozess , bei dem die Entropie des Fluids oder Gases konstant bleibt. Dies bedeutet, dass der isentrope Prozess ein Sonderfall eines adiabatischen Prozesses ist, bei dem keine Wärme- oder Materieübertragung stattfindet. Es ist ein reversibler adiabatischer Prozess . Die Annahme, dass keine Wärmeübertragung stattfindet, ist sehr wichtig, da wir die adiabatische Näherung nur in sehr schnellen Prozessen verwenden können .

Isentropischer Prozess und das erste Gesetz

Für ein geschlossenes System können wir den ersten Hauptsatz der Thermodynamik in Bezug auf die Enthalpie schreiben :

dH = dQ + Vdp

oder

dH = TdS + Vdp

Isentropischer Prozess (dQ = 0):

dH = Vdp → W = H 2 – H 1     → H 2 – H 1 = p (T 2 – T 1 )     (für ideales Gas )

Isentropischer Prozess des idealen Gases

Der isentrope Prozess (ein Sonderfall des adiabatischen Prozesses) kann mit dem idealen Gasgesetz ausgedrückt werden als:

pV κ = konstant

oder

1 V κ = p 2 V κ

wobei κ = c p / c v das Verhältnis der spezifischen Wärme (oder Wärmekapazitäten ) für das Gas ist. Eine für konstanten Druck (c p ) und eine für konstantes Volumen (c v ) . Es ist zu beachten, dass dieses Verhältnis kgr;  = c p / c v ein Faktor bei der Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in einem Gas und anderen adiabatischen Prozessen ist.

Isobarer Prozess

Ein isobarer Prozess ist ein thermodynamischer Prozess , bei dem der Druck des Systems konstant bleibt (p = const). Die Wärmeübertragung in oder aus dem System funktioniert zwar, verändert aber auch die innere Energie des Systems.

Da sich die innere Energie (dU) und das Systemvolumen (∆V) ändern, verwenden Ingenieure häufig die Enthalpie des Systems, die wie folgt definiert ist:

H = U + pV

Isobarer Prozess und das erste Gesetz

Die klassische Form des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik ist die folgende Gleichung:

dU = dQ – dW

In dieser Gleichung ist dW gleich dW = pdV und ist bekannt als die Grenz Arbeit . Bei einem isobaren Prozess und dem idealen Gas wird ein Teil der dem System zugeführten Wärme für die Arbeit verwendet, und ein Teil der zugeführten Wärme erhöht die innere Energie (erhöht die Temperatur). Daher ist es zweckmäßig, die Enthalpie anstelle der inneren Energie zu verwenden.

Isobarer Prozess (Vdp = 0):

dH = dQ → Q = H 2 – H 1

Bei konstanter Entropie , dh im isentropischen Prozess, entspricht die Enthalpieänderung der Flussprozessarbeit, die am oder vom System ausgeführt wird.

Isobarer Prozess des idealen Gases

Der isobare Prozess kann mit dem idealen Gasgesetz ausgedrückt werden als:

isobarer Prozess - Gleichung - 2

oder

isobarer Prozess - Gleichung - 3

In einem pV-Diagramm erfolgt der Prozess entlang einer horizontalen Linie (Isobare genannt) mit der Gleichung p = Konstante.

Siehe auch: Charles ‘Gesetz

Isentropischer Prozess - Eigenschaften
Isentropischer Prozess – Hauptmerkmale
Isobarer Prozess - Hauptmerkmale
Isobarer Prozess – Hauptmerkmale

Brayton-Zyklus – pV, Ts-Diagramm

Der Brayton-Zyklus wird häufig in einem Druckvolumendiagramm ( pV-Diagramm ) und in einem Temperatur-Entropie-Diagramm ( Ts-Diagramm ) aufgezeichnet .

Brayton-Zyklus - Ts-Diagramm
Brayton-Zyklus – Ts-Diagramm

Wenn sie auf einem aufgetragen P-V-Diagramm , die isobare Verfahren der isobare Leitungen für das Gas (die horizontalen Linien) folgen, adiabatische Prozesse zwischen diesen horizontalen Linien bewegen , und die durch den gesamten Zyklus hinweg Pfad begrenzt Bereich stellt die gesamte Arbeit , die während einem getan werden kann , Zyklus.

Das Temperatur-Entropie-Diagramm (Ts-Diagramm), in dem der thermodynamische Zustand durch einen Punkt in einem Diagramm mit spezifischen Entropien als horizontale Achse und absoluter Temperatur (T) als vertikaler Achse angegeben wird. Ts-Diagramme sind ein nützliches und allgemeines Werkzeug, insbesondere weil sie dazu beitragen, die Wärmeübertragung während eines Prozesses zu visualisieren . Bei reversiblen (idealen) Prozessen ist die Fläche unter der Ts-Kurve eines Prozesses die Wärme , die während dieses Prozesses auf das System übertragen wird.

Thermische Effizienz des Brayton-Zyklus

Im allgemeinen wird die thermischen Wirkungsgrad , η th , ein Wärmekraftmaschine ist als das Verhältnis der definierten Arbeits es tut, W , an den Wärmeeingang bei der hohen Temperatur, Q H .

Formel für den thermischen Wirkungsgrad - 1

Der thermische Wirkungsgrad , η th , stellt den Anteil an Wärme , H , die konvertiert wird , zu arbeiten . Da Energie nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik eingespart wird und Energie nicht vollständig in Arbeit umgewandelt werden kann , muss der Wärmeeintrag Q H gleich der geleisteten Arbeit W plus der Wärme sein, die als Abwärme Q C an die abgegeben werden muss Umgebung. Daher können wir die Formel für den thermischen Wirkungsgrad wie folgt umschreiben:

Formel für den thermischen Wirkungsgrad - 2

Takaishi, Tatsuo;  Numata, Akira;  Nakano, Ryouji;  Sakaguchi, Katsuhiko (März 2008).
Takaishi, Tatsuo; Numata, Akira; Nakano, Ryouji; Sakaguchi, Katsuhiko (März 2008). „Ansatz für hocheffiziente Diesel- und Gasmotoren“ (PDF). Mitsubishi Heavy Industries Technical Review. 45 (1). Abgerufen am 04.02.2011.

Dies ist eine sehr nützliche Formel, aber hier drücken wir den thermischen Wirkungsgrad unter Verwendung des ersten Gesetzes in Bezug auf die Enthalpie aus .

Um den thermischen Wirkungsgrad des Brayton-Zyklus (einzelner Kompressor und einzelne Turbine) zu berechnen, verwenden Ingenieure den ersten Hauptsatz der Thermodynamik eher in Bezug auf die Enthalpie als in Bezug auf die innere Energie.

Das erste Gesetz in Bezug auf die Enthalpie lautet:

dH = dQ + Vdp

In dieser Gleichung ist der Begriff Vdp eine Flussprozessarbeit. Diese Arbeit,   Vdp , wird für Open-Flow-Systeme wie eine Turbine oder eine Pumpe verwendet, bei denen ein „dp“ vorliegt , dh eine Druckänderung. Es gibt keine Änderungen in der Lautstärke . Wie zu sehen ist, vereinfacht diese Form des Gesetzes die Beschreibung der Energieübertragung .

Es gibt Ausdrücke in Bezug auf bekanntere Variablen wie Temperatur und Druck :

dH = C p dT + V (1-αT) dp

Dabei ist p die Wärmekapazität bei konstantem Druck und α der Koeffizient der (kubischen) Wärmeausdehnung. Für ideales Gas ist αT = 1 und daher:

dH = C p dT

Bei konstantem Druck entspricht die Enthalpieänderung der Energie , die durch Erhitzen aus der Umgebung übertragen wird:

Isobarer Prozess (Vdp = 0):

dH = dQ → Q = H 3 – H 2   → H 3 – H 2 = p (T 3 – T 2 )

Bei konstanter Entropie , dh im isentropischen Prozess, entspricht die Enthalpieänderung der am oder vom System durchgeführten Flussprozessarbeit :

Isentropischer Prozess (dQ = 0):

dH = Vdp → W = H 4 – H 3     → H 4 – H 3 = p (T 4 – T 3 )

Die Enthalpie kann durch Teilen durch die Masse zu einer intensiven oder spezifischen Variablen gemacht werden . Ingenieure verwenden die spezifische Enthalpie in der thermodynamischen Analyse mehr als die Enthalpie selbst.

Nehmen wir nun den idealen Brayton-Zyklus an , der die Funktionsweise einer Wärmekraftmaschine mit konstantem Druck beschreibt. Moderne Gasturbinentriebwerke und luftatmende Strahltriebwerke folgen ebenfalls dem Brayton-Zyklus. Dieser Zyklus besteht aus vier thermodynamischen Prozessen:

  1. Brayton-Zyklus - Ts-Diagramm
    Brayton-Zyklus – Ts-Diagramm

    isentropische Kompression – Umgebungsluft wird in den Kompressor gesaugt und dort unter Druck gesetzt (1 → 2). Die für den Kompressor erforderliche Arbeit ist gegeben durch C = H 2 – H 1 .

  2. isobare Wärmezufuhr – Die Druckluft strömt dann durch eine Brennkammer, in der Kraftstoff verbrannt und Luft oder ein anderes Medium erwärmt wird (2 → 3). Es ist ein Prozess mit konstantem Druck, da die Kammer zum Ein- und Ausströmen geöffnet ist. Die hinzugefügte Nettowärme ist gegeben durch add = H 3 – H 2
  3. isentropische Expansion – Die erwärmte Druckluft dehnt sich dann auf der Turbine aus und gibt ihre Energie ab. Die von der Turbine geleistete Arbeit ist gegeben durch T = H 4 – H 3
  4. isobare Wärmeabgabe – Die Restwärme muss abgeführt werden, um den Kreislauf zu schließen. Die abgegebene Nettowärme ist gegeben durch re = H 4 – H 1

Wie zu sehen ist, können wir solche Kreisprozessen (ähnlich für den Rankine-Zyklus) unter Verwendung von Enthalpien vollständig beschreiben und berechnen.

Der thermische Wirkungsgrad eines solchen einfachen Brayton-Zyklus für ideales Gas und in Bezug auf spezifische Enthalpien kann nun in Form der Temperaturen ausgedrückt werden:

thermischer Wirkungsgrad des Brayton-Zyklus

wo

Druckverhältnis – Brayton-Zyklus – Gasturbine

Der thermische Wirkungsgrad hinsichtlich des Verdichterdruckverhältnisses (PR = p 2 / p 1 ), welches der Parameter ist häufig verwendet:

thermischer Wirkungsgrad - Bradyton-Zyklus - Druckverhältnis - Gleichung

thermischer Wirkungsgrad - Bradyton-Zyklus - DruckverhältnisIm Allgemeinen ist das Erhöhen des Druckverhältnisses der direkteste Weg, um den thermischen Gesamtwirkungsgrad eines Brayton-Zyklus zu erhöhen, da sich der Zyklus dem Carnot-Zyklus nähert.

Nach dem Carnotschen Prinzip können durch Erhöhen der Gastemperatur höhere Wirkungsgrade erreicht werden.

Es gibt aber auch Grenzen für die Druckverhältnisse , die im Zyklus verwendet werden können. Die höchste Temperatur im Zyklus tritt am Ende des Verbrennungsprozesses auf und ist durch die maximale Temperatur begrenzt , der die Turbinenschaufeln standhalten können. Wie üblich setzen metallurgische Überlegungen (ca. 1700 K) dem thermischen Wirkungsgrad Obergrenzen.

Gasturbine - Druckverhältnis - thermischer Wirkungsgrad
Ideale Brayton-Kreisprozessen mit unterschiedlichen Druckverhältnissen und gleicher Turbineneintrittstemperatur.

Berücksichtigen Sie die Auswirkung des Kompressordruckverhältnisses auf den thermischen Wirkungsgrad, wenn die Turbineneintrittstemperatur auf die maximal zulässige Temperatur beschränkt ist. Es gibt zwei Ts-Diagramme von Brayton-Kreisprozessen mit der gleichen Turbineneintrittstemperatur, aber unterschiedlichen Kompressordruckverhältnissen auf dem Bild. Wie für eine Einlasstemperatur mit fester Turbine ersichtlich ist, nimmt die Nettoarbeitsleistung pro Zyklus (W net = W T – W C ) mit dem Druckverhältnis ( Zyklus A ) ab. Der Zyklus A hat jedoch die größere Effizienz.

Andererseits hat der Zyklus B eine größere Netzleistung pro Zyklus (im Diagramm eingeschlossener Bereich) und somit die größere entwickelte Netzleistung pro Einheit des Massenstroms. Die durch den Zyklus erzeugte Arbeit mal einem Massendurchsatz durch den Zyklus ist gleich der von der Gasturbine erzeugten Leistung.

Daher ist bei weniger Arbeitsleistung pro Zyklus (Zyklus A) ein größerer Massendurchsatz (also ein größeres System ) erforderlich, um die gleiche Leistungsabgabe aufrechtzuerhalten, was möglicherweise nicht wirtschaftlich ist. Dies ist die zentrale Überlegung bei der Auslegung von Gasturbinen, da hier Ingenieure den thermischen Wirkungsgrad und die Kompaktheit in Einklang bringen müssen. Bei den meisten gängigen Konstruktionen liegt das Druckverhältnis einer Gasturbine im Bereich von etwa 11 bis 16.

Verbesserung der thermischen Effizienz – Brayton-Zyklus

Es gibt verschiedene Methoden, wie der thermische Wirkungsgrad des Brayton-Zyklus verbessert werden kann. Unter der Annahme, dass die maximale Temperatur durch metallurgische Überlegungen begrenzt ist, sind diese Methoden:

  • Druckverhältnis erhöhen
  • Wärmerückgewinnung
  • Aufwärmen – Aufwärmer
  • Komprimierung mit Ladeluftkühlung
Brayton-Zyklus - Wiedererwärmung - Ladeluftkühlung - Regeneration
Ts-Diagramm des Brayton-Zyklus mit Wiedererwärmung, Ladeluftkühlung und Wärmerückgewinnung

Aufwärmen, Ladeluftkühlung und Regeneration im Brayton-Zyklus

Wie bereits erwähnt, ergänzen Wiedererwärmung und Zwischenkühlung die Wärmerückgewinnung . An sich würden sie den thermischen Wirkungsgrad nicht notwendigerweise erhöhen. Wenn jedoch Zwischenkühlung oder Wiedererwärmung in Verbindung mit Wärmerückgewinnung verwendet wird, kann eine signifikante Steigerung des thermischen Wirkungsgrads erreicht werden und die Nettoarbeitsleistung wird ebenfalls erhöht. Dies erfordert eine Gasturbine mit zwei Kompressionsstufen und zwei Turbinenstufen.

Isentropische Effizienz – Turbine, Kompressor

Die meisten Steady-Flow-Geräte (Turbinen, Kompressoren, Düsen) arbeiten unter adiabatischen Bedingungen , sind jedoch nicht wirklich isentrop, sondern für Berechnungszwecke eher als isentrop idealisiert. Wir definieren Parameter η T ,  η C , η N , als ein Verhältnis der realen Arbeit durch die Vorrichtung zu der Arbeit von Gerät , wenn es unter Bedingungen betrieben isentropen (im Falle der Turbine). Dieses Verhältnis ist als Wirkungsgrad von Isentropenturbine / Kompressor / Düse bekannt .

Siehe auch: Irreversibilität natürlicher Prozesse

Diese Parameter beschreiben, wie effizient sich eine Turbine, ein Kompressor oder eine Düse einer entsprechenden isentropischen Vorrichtung annähert. Dieser Parameter reduziert die Gesamteffizienz und die Arbeitsleistung. Für Turbinen beträgt der Wert von η T typischerweise 0,7 bis 0,9 (70–90%).

Isentropische Effizienz - Gleichungen

Isentropische vs. adiabatische Kompression

Isentropische vs. adiabatische Expansion
Der isentrope Prozess ist ein Sonderfall adiabatischer Prozesse. Es ist ein reversibler adiabatischer Prozess. Ein isentropischer Prozess kann auch als konstanter Entropieprozess bezeichnet werden.

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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: [email protected] oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.