Brayton ዑደት: ማወቅ ያለብዎት 15 እውነታዎች

ይዘት

• Brayton ዑደት ትርጉም
• የብሬቶን ዑደት ንድፍ
• Brayton ዑደት PV ዲያግራም | Brayton ዑደት TS ንድፍ
• ተስማሚ Brayton ዑደት | የ Brayton ዑደት የሙቀት ቅልጥፍና
• የ Brayton ዑደት የሙቀት ብቃት | Brayton ዑደት አመጣጥ | ዝግ Brayton ዑደት | የብሬቶን ዑደት ትንተና
• የብሬቶን ዑደት ከኦቶ ዑደት ጋር
• Brayton የማቀዝቀዣ ዑደት | የተገለበጠ Brayton ዑደት | Joule Brayton ዑደት | የተገላቢጦሽ Brayton ዑደት
• አየርን በመጠቀም እንደገና መወለድ ያለው የብሬቶን ዑደት
• ትክክለኛው የብሬቶን ዑደት
• Brayton ዑደት ሂደት
• Brayton ዑደት ጋዝ ተርባይን
• የብሬቶን ዑደት አተገባበር
• የብሬቶን ዑደት ውጤታማነት እንዴት እንደሚጨምር
• የብሬቶን ዑደት ይክፈቱ
• Brayton ዑደት ችግሮች እና መፍትሄዎች | የብሬቶን ዑደት ከዳግም መወለድ ምሳሌ ጋር

Brayton ዑደት ትርጉም

የ Brayton ዑደት በጆርጅ ብራይተን ስም የተሰየመ ቴርሞዳይናሚክስ ዑደት ነው ቋሚ ግፊት ያለው የሙቀት ሞተር አሰራር። የመጀመሪያዎቹ የብሬቶን ሞተሮች ፒስተን መጭመቂያ እና ፒስተን ማስፋፊያ ይጠቀሙ ነበር፣ ነገር ግን ተጨማሪ ዘመናዊ የጋዝ ተርባይን ሞተሮች እና የአየር መተንፈሻ ጄት ሞተሮች እንዲሁ የብሬቶን ዑደትን ይከተላሉ። 

የብሬቶን ዑደት ንድፍ

• ሂደት 1-2፡ የሚቀለበስ አድያባቲክ መጭመቂያ ወይም አይሴንትሮፒክ መጭመቂያ ድባብ አየር ወደ መጭመቂያው ይሳባል።
• ሂደት 2-3፡ የቋሚ ግፊት ሙቀት መጨመር፣በማቃጠያ ክፍል ውስጥ ሲያልፍ ሙቀት በተጨመቀው አየር ውስጥ ይጨመራል።
• ሂደት 3-4፡ የሚቀለበስ የአዲያባቲክ ማስፋፊያ ወይም ኢሴንትሮፒክ ማስፋፊያ; ሞቃት የተጨመቀ አየር በተርባይኑ ውስጥ ይለፋሉ
• ሂደት 4-1፡ የማያቋርጥ ግፊት ሙቀትን አለመቀበል፣ ሙቀት ለአካባቢ አየር ውድቅ ተደርጓል

Brayton ዑደት PV ዲያግራም | Brayton ዑደት TS ንድፍ

• ሂደት 1-2፡ የሚቀለበስ አድያባቲክ መጭመቂያ ወይም አይሴንትሮፒክ መጭመቂያ ድባብ አየር ወደ መጭመቂያው ይሳባል።
• ሂደት 2-3፡ የቋሚ ግፊት ሙቀት መጨመር፣በማቃጠያ ክፍል ውስጥ ሲያልፍ ሙቀት በተጨመቀው አየር ውስጥ ይጨመራል።
• ሂደት 3-4፡ የሚቀለበስ የአዲያባቲክ ማስፋፊያ ወይም ኢሴንትሮፒክ ማስፋፊያ; ሞቃት የተጨመቀ አየር በተርባይኑ ውስጥ ይለፋሉ
• ሂደት 4-1፡ የማያቋርጥ ግፊት ሙቀትን አለመቀበል፣ ሙቀት ለአካባቢ አየር ውድቅ ተደርጓል

ተስማሚ Brayton ዑደት | የ Brayton ዑደት የሙቀት ቅልጥፍና

የ Ideal የሙቀት ቅልጥፍና Brayton ዑደት የተሰበረው በ

የት ϒ = adiabatic index = 1.4 ለአየር

የ Brayton ዑደት የሙቀት ብቃት | Brayton ዑደት አመጣጥ | ዝግ Brayton ዑደት | የብሬቶን ዑደት ትንተና

• ሂደት 1-2፡ ሊቀለበስ የሚችል አድያባቲክ መጭመቅ ወይም ኢሴንትሮፒክ መጭመቅ
• ሂደት 2-3፡ የቋሚ ግፊት ሙቀት መጨመር
• ሂደት 3-4፡ የሚቀለበስ የአዲያባቲክ ማስፋፊያ ወይም ኢሴንትሮፒክ ማስፋፊያ
• ሂደት 4-1፡ የማያቋርጥ ግፊት ሙቀትን አለመቀበል

ሂደት 1-2፡ ሊቀለበስ የሚችል adiabatic መጭመቅ።

የት,

r የመጨመቂያው ጥምርታ = V ነው₁/V₂

r_p የግፊት ሬሾ = P ነው₂/P₁

r_e = የማስፋፊያ ጥምርታ = V₄/V₃

ሂደት 2 -3: በቋሚ ግፊት ላይ የሙቀት መጨመር እንደሚከተለው ይሰላል.

Q_in = ሜትር ሲ_p[ቲ₃-T₂].

ሂደት 3-4፡ ሊቀለበስ የሚችል adiabatic ማስፋፊያ እንደ ይሰላል

ሂደት 4 -1: የማያቋርጥ ግፊት ላይ ሙቀት-ውድቅ ይሆናል

Q_R = ሜትር ሲ_p[ቲ₄-T₁]

የተከናወነ ሥራ = Q_in - ጥ_R.

የብሬቶን ዑደት ውጤታማነት እንደ ይወከላል

ጀምሮ ፣

የብሬቶን ዑደት ከኦቶ ዑደት ጋር

Brayton ዑደት	የኦቶ ዑደት
በብሬቶን ዑደት የሙቀት መጨመር እና በቋሚ ግፊት ላይ ሙቀትን አለመቀበል ይከናወናል።	In የኦቶ ዑደት የሙቀት መጨመር እና ሙቀትን አለመቀበል በቋሚ ድምጽ ይከናወናል.
ከፍተኛ መጠን ያለው ዝቅተኛ ግፊት ያለው ጋዝ በብሬቶን ዑደት ማስተናገድ ይችላል።	በተገላቢጦሽ ሞተር ቦታ ላይ ባለው ገደብ ምክንያት የኦቶ ዑደት ዝቅተኛ ግፊት ያለው ከፍተኛ መጠን ያለው ጋዝ ለመቆጣጠር አልቻለም
በBrayton ዑደት ውስጥ ባለው የተረጋጋ ሁኔታ ፍሰት ሂደት ውስጥ በጣም ከፍተኛ ሙቀት ይታያል	በኃይል ስትሮክ ጊዜ ብቻ, ሞተሩ ከፍተኛ ሙቀት ያጋጥመዋል.
ለጋዝ እና ለአየር ተርባይን ምርጥ ለውስጣዊ ተስማሚ ማቃጠያ እና ስፓርክ ማስነሻ ሞተር.

Brayton የማቀዝቀዣ ዑደት | የተገለበጠ Brayton ዑደት | Joule Brayton ዑደት | የተገላቢጦሽ Brayton ዑደት

ቤል-ኮልማን ሳይክል በመባልም ይታወቃል። በአውሮፕላን አፕሊኬሽኖች ውስጥ አጠቃቀሙን ያገኛል። የተገላቢጦሽ መገለባበጥም ነው። Carnot ዑደት.

• ሂደት 1-2፡ ሊቀለበስ የሚችል አድያባቲክ መጭመቅ ወይም ኢሴንትሮፒክ መጭመቅ
• ሂደት 2-3፡ የማያቋርጥ ግፊት ሙቀትን አለመቀበል
• ሂደት 3-4፡ የሚቀለበስ የአዲያባቲክ ማስፋፊያ ወይም ኢሴንትሮፒክ ማስፋፊያ
• ሂደት 4-1፡ የቋሚ ግፊት ሙቀት መጨመር

ሂደት 1-2፡ ሊቀለበስ የሚችል Adiabatic compression ወይም isentropic compression

የት,

r የመጨመቂያው ጥምርታ = V ነው₁/V₂

r_p የግፊት ሬሾ = P ነው₂/P₁

r_e = የማስፋፊያ ጥምርታ = V₄/V₃

ሂደት 2-3: የማያቋርጥ ግፊት ላይ ሙቀት-ውድቅ ይሆናል

Q_R = ሜትር ሲ_p [T₁ - ቲ₄]

ሂደት 3-4፡ ሊቀለበስ የሚችል የአዲያባቲክ ማስፋፊያ ወይም የኢንትሮፒክ ማስፋፊያ

ሂደት 4-1: የማያቋርጥ ግፊት ሙቀት መጨመር

Q_in = ሜትር ሲ_p [T₂ - ቲ₃].

እኛ እናውቃለን ፣

ጥቅም ላይ የዋለ ሥራ = ጥ_in - ጥ_R.

የዑደቱ COP እንደሚከተለው ተወክሏል-

አየርን በመጠቀም እንደገና መወለድ ያለው የብሬቶን ዑደት

በዚህ ሂደት ውስጥ, ከአየር ማስወጫ ጋዞች የሚወጣው ሙቀት የተጨመቀውን አየር ቀድመው ለማሞቅ ጥቅም ላይ ይውላል. ስለዚህ አየር በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ በቃጠሎ ክፍሉ ውስጥ ይገባል. በማቃጠያ ክፍሉ ውስጥ ምንም ተጨማሪ ሙቀት አይጨምርም እና ከመጠን በላይ የሆነ የተርባይን ስራ አይሰራም እና ከመጠን በላይ የመጭመቂያ ስራ አይሰራም. የዑደት ውጤታማነት ይጨምራል.

በእንደገና ማመንጫ ውስጥ የኃይል ሚዛን

በሙቀት ተቀጣጣይ ጋዞች የጠፋ ሙቀት = በተጨመቀ አየር የተገኘ ሙቀት

 C_p [T₅ - ቲ₆] = ሐ_p [T₃ - ቲ₂]

[T₅ - ቲ₆] =[ቲ₃ - ቲ₂] …………. (1)

የመልሶ ማቋቋም ስራ ውጤታማነት ፣ ሠ = ቲ₃-T₂/ ቲ₅-T₂

ለትክክለኛ ጉዳይ e = 1, 1 = T₃-T₂/ ቲ₅-T₂

T₃ = ቲ₅

ከ (1)

T₆ = ቲ₂

የብሬቶን ዑደት ውጤታማነት እንደሚከተለው ይወከላል-
η_IR = 1 - ጥ_R/Q_in
η_IR = 1 - _mC_p(T₆-T₁)/_mC_p(T₄-T₃)

ለሐሳብ ዳግም ማመንጫ

T₃ = ቲ₅

T₆ = ቲ₂
η_IR = 1 - _mC_p(T₂-T₁)/_mC_p(T₄-T₅)

ሂደት 1-2፡ ሊቀለበስ የሚችል adiabatic መጭመቅ።

ሂደት 4-5: የማያቋርጥ ግፊት ሙቀት መጨመር

ለእኩል (ሀ)

ትክክለኛው የብሬቶን ዑደት

• ሂደት 1-2a፡-አይሴንትሮፒክ መጭመቅ
• ሂደት 2a-3: የማያቋርጥ ግፊት ሙቀት አለመቀበል
• ሂደት 3-4a፡-ኢሴንትሮፒክ ያልሆነ መስፋፋት።
• ሂደት 4a-1፡ የቋሚ ግፊት ሙቀት መጨመር

ከግምት ውስጥ በማስገባት ምክንያት ያለው ልዩነት የተርባይን ቅልጥፍናዎች እና መጭመቂያው እንደ ሊገመገም ይችላል

ለተርባይን ለትክክለኛው ሥራ ተስማሚ የሥራ መጠን

η_T= ሸ₃-h_4a/h₃-h_4s

ለኮምፕሬተር ተስማሚ የሆነ የእውነተኛ ስራ ምጥጥን

η_c= ሸ_2s-h₁/h_2a-h₁

Brayton ዑደት ሂደት

• ሂደት 1-2፡ ሊቀለበስ የሚችል አድያባቲክ መጭመቅ ወይም ኢሴንትሮፒክ መጭመቅ
• ሂደት 2-3፡ የቋሚ ግፊት ሙቀት መጨመር
• ሂደት 3-4፡ የሚቀለበስ የአዲያባቲክ ማስፋፊያ ወይም ኢሴንትሮፒክ ማስፋፊያ
• ሂደት 4-1፡ የማያቋርጥ ግፊት ሙቀትን አለመቀበል

ሂደት 1-2፡ ሊቀለበስ የሚችል adiabatic መጭመቅ።

የት,

r የመጨመቂያው ጥምርታ = V ነው₁/V₂

r_p የግፊት ሬሾ = P ነው₂/P₁

r_e = የማስፋፊያ ጥምርታ = V₄/V₃

ሂደት 2 -3: በቋሚ ግፊት ላይ የሙቀት መጨመር እንደሚከተለው ይሰላል.

Q_in = ሜትር ሲ_p[ቲ₃-T₂].

ሂደት 3-4፡ ሊቀለበስ የሚችል adiabatic ማስፋፊያ እንደ ይሰላል

T₃/T₄ = አር.ፒ^γ-1/γ

ሂደት 4 -1: የማያቋርጥ ግፊት ላይ ሙቀት-ውድቅ ይሆናል

Q_R = ሜትር ሲ_p[ቲ₄-T₁]

የተከናወነ ሥራ = Q_in - ጥ_R.

Brayton ዑደት ጋዝ ተርባይን

• ሂደት 1-2፡ ሊቀለበስ የሚችል አድያባቲክ መጭመቅ ወይም ኢሴንትሮፒክ መጭመቅ
• ሂደት 2-3፡ የቋሚ ግፊት ሙቀት መጨመር
• ሂደት 3-4፡ የሚቀለበስ የአዲያባቲክ ማስፋፊያ ወይም ኢሴንትሮፒክ ማስፋፊያ
• ሂደት 4-1፡ የማያቋርጥ ግፊት ሙቀትን አለመቀበል

ሂደት 1-2፡ ሊቀለበስ የሚችል adiabatic መጭመቅ።

T₂/T₁ = [V2/V1]^γ-1
= አር^γ-1
= አር.ፒ^γ-1/γ

የት,

r የመጨመቂያው ጥምርታ = V ነው₁/V₂

r_p የግፊት ሬሾ = P ነው₂/P₁

r_e = የማስፋፊያ ጥምርታ = V₄/V₃

ሂደት 2 -3: በቋሚ ግፊት ላይ የሙቀት መጨመር እንደሚከተለው ይሰላል.

Q_in = ሜትር ሲ_p[ቲ₃-T₂].

ሂደት 3-4፡ ሊቀለበስ የሚችል adiabatic ማስፋፊያ እንደሚከተለው ይሰላል፡
T₃/T₄ = አር.ፒ^γ-1/γ

ሂደት 4 -1: የማያቋርጥ ግፊት ላይ ሙቀት-ውድቅ ይሆናል

Q_R = ሜትር ሲ_p[ቲ₄-T₁]

የተከናወነ ሥራ = Q_in - ጥ_R.

የብሬቶን ዑደት ውጤታማነት እንደሚከተለው ይወከላል-

ጀምሮ ፣ ቲ₃/T₄ = ቲ₂/T₁ = አር.ፒ^γ-1/γ
η = 1-1/r^γ-1
= 1-1 / አርፒ^γ-1/^γ

የብሬቶን ዑደት አተገባበር

የብሬቶን ዑደት በጄት ማራዘሚያ ሞተር ውስጥ ይተገበራል። የሚበረክት ቀላል ክብደት ናቸው እና ከፍተኛ ኃይል ውፅዓት መፍጠር ይችላሉ. የግፊት ኃይልን ለማቅረብ በከፍተኛ ሙቀት እና በተርባይን ጭስ ማውጫ ላይ ባለው ግፊት ላይ የተመሰረተ ነው. በተጨማሪም በሄሊኮፕተሮች እና በወታደራዊ ተሽከርካሪዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ.

የብሬቶን ዑደት ውጤታማነት እንዴት እንደሚጨምር

1. የተርባይን መግቢያ ሙቀትን ይጨምሩበጥሩ የጋዝ ህግ መሰረት የሙቀት መጨመር ከግፊት ሬሾ መጨመር ጋር በቀጥታ የተያያዘ ነው. በ Ideal Brayton ቅልጥፍና እኩልታ፣ እሱ በቀጥታ ከግፊት ሬሾ ጋር የተያያዘ ነው። ስለዚህ ውጤታማነት ይጨምራል.
2. የተርባይን እና የመጭመቂያ ውጤታማነትን ይጨምሩየተርባይን እና የመጭመቂያ ቅልጥፍናን መጨመር ወደ አነስተኛ ሜካኒካል ኪሳራ ስለሚዳርግ አጠቃላይ ቅልጥፍናን ይጨምራል።
   
   
3. በቀላል የብሬቶን ዑደት ላይ የተደረጉ ማሻሻያዎች፡-  እንደገና መወለድን ፣ ማቀዝቀዝ ፣ እንደገና ማሞቅ ወይም ሁሉንም ነገር በማጣመር አጠቃላይ ውጤታማነትን ያሻሽላል።

የብሬቶን ዑደት ይክፈቱ

• ሂደት 1-2፡ የሚቀለበስ አድያባቲክ መጭመቂያ ወይም አይሴንትሮፒክ መጭመቂያ ድባብ አየር ወደ መጭመቂያው ይሳባል።
• ሂደት 2-3፡ የቋሚ ግፊት ሙቀት መጨመር፣በማቃጠያ ክፍል ውስጥ ሲያልፍ ሙቀት በተጨመቀው አየር ውስጥ ይጨመራል።
• ሂደት 3-4፡ የሚቀለበስ የአዲያባቲክ ማስፋፊያ ወይም ኢሴንትሮፒክ ማስፋፊያ; ሞቃት የተጨመቀ አየር በተርባይኑ ውስጥ ይለፋሉ
• ሂደት 4-1፡ የማያቋርጥ ግፊት ሙቀትን አለመቀበል፣ ሙቀት ለአካባቢ አየር ውድቅ ተደርጓል

ሂደት 1-2፡ ሊቀለበስ የሚችል adiabatic መጭመቅ።

T₂/T₁ = [V₂/V₁]^γ-1 = አር^γ-1 = አር.ፒ^γ-1/γ

የት,

r የመጨመቂያው ጥምርታ = V ነው₁/V₂

r_p የግፊት ሬሾ = P ነው₂/P₁

r_e = የማስፋፊያ ጥምርታ = V₄/V₃

ሂደት 2 -3: በቋሚ ግፊት ላይ የሙቀት መጨመር እንደሚከተለው ይሰላል.

Q_in = ሜትር ሲ_p[ቲ₃-T₂].

ሂደት 3-4፡ ሊቀለበስ የሚችል adiabatic ማስፋፊያ እንደ ይሰላል

T₃/T₄ = አር.ፒ^γ-1/γ

ሂደት 4 -1: የማያቋርጥ ግፊት ላይ ሙቀት-ውድቅ ይሆናል

Q_R = ሜትር ሲ_p[ቲ₄-T₁]

የተከናወነ ሥራ = Q_in - ጥ_R.

የብሬቶን ዑደት ውጤታማነት እንደ ተወክሏል.

ጀምሮ ፣ ቲ₃/T₄ = ቲ₂/T₁ = አር_p^γ-1/γ

η = 1-1/r^γ-1 = 1-1 / አር_p^γ-1/γ

Brayton ዑደት ችግሮች እና መፍትሄዎች | የብሬቶን ዑደት ከዳግም መወለድ ምሳሌ ጋር

Q.1) በትንሹ የሙቀት መጠን 300 ኪ እና ከፍተኛ የሙቀት መጠን 1600 ኬ በብሬቶን ዑደት ላይ የሚሠራውን ተርባይን ኃይል ያግኙ። እሱ የመጨመቂያ ሬሾ 14፡1 አለው። ዝቅተኛው የዑደት ግፊት 100 ኪ.ፒ. የዑደቱ የውጤት ኃይል 10 ሜጋ ዋት ነው። መጭመቂያውን ለመንዳት የሚያስፈልገው የተርቢን የውጤት ሃይል ክፍልፋይ እና የዑደቱን የሙቀት ቅልጥፍና ይገምግሙ?

መፍትሔው - ቲ₁= 300 ኪ, ቲ₃= 1600 ኪ ፣ ገጽ₂/P₁= 14,

Q.2) ቀላል የብሬቶን ዑደት የግፊት ሬሾ እንደ 8 እና ከፍተኛው የዑደት የሙቀት መጠን 1400 ኪ. የግቤት መጭመቂያ ሙቀት 300 ኪ. የመጭመቂያው ውጤታማነት 80% ነው. በእንቅስቃሴ እና እምቅ ሃይሎች ላይ ለውጦችን ችላ የሚል አየር ጥሩ ጋዝ እንደሆነ ያስቡ። በመጭመቂያው የሚፈለገውን ኃይል በ kW/kg ይገምግሙ።

T₁= 300 ኪ, ቲ₃ = 1400 ኪ, η (ኢንትሮፒክ) = 0.8, ሲ_p = 1.004 ኪጄ / ኪ.ግ., ϒ = 1.4, ፒ₂ /P₁ = 8

T₂=T₁(ፒ₂/P₁)^γ-1/γ = 300*(8)^{0.4 / 1.4} = 543.41 ኪ
-w_c = -ወ₁₂ = ሸ₂-h₁ = C_po(T₂-T₁) = 1.004*(543.41-300) = 244.39kJ/kg

η_ኢሰን = ወ_i/w_ac
0.8 = 244.39 / ወ_ac
w_ac= 304.3 ኪ.ግ

ጥ.3) የቀላል ዑደት የሙቀት ቅልጥፍና ሬሾን አስላ። ለሁለቱም ዑደቶች የግፊት ሬሾ በ 6 ቋሚ ነው. በእንደገና ዑደት ውስጥ, የዝቅተኛ ዑደት የሙቀት መጠን እና ከፍተኛ የዑደት ሙቀቶች ጥምርታ 0.3 ነው. ግምት ϒ = 1.4

ለቀላል Brayton ዑደት

η = 1-1/r_p^γ-1/γ

η = 1-1/6^{(1.4-1 / 1.4)}

ለትክክለኛ እድሳት, η_IR = 1 - ቲ_ደቂቃ/T_ከፍተኛ r_p^γ-1/γ
η_IR = 1-0.3 * 6^{(1.4-1 / 1.4)} = 49.94%

የዑደቶች ውጤታማነት ጥምርታ፣ R = 0.40/0.4994 = 0.80

ስለ ፖሊትሮፒክ ሂደት ማወቅ (እዚህ ጠቅ ያድርጉ)እና Prandtl ቁጥር (እዚህ ጠቅ ያድርጉ)