Interested Article - Цикл Брайтона

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.

Иногда этот цикл называют также циклом Джоуля — в честь английского физика Джеймса Джоуля , установившего механический эквивалент тепла .

I — S (T — S) диаграмма цикла Брайтона
Идеального (1—2—3—4—1)
Реального (1—2 _p —3—4 _p —1)

Схема газовой турбины, работающей по открытому циклу: S — компрессор; KS — камера сгорания; T — турбина; G — электрический генератор

Схема газовой турбины, работающей по закрытому циклу Брайтона: C — компрессор; T — турбина; W — нагреватель (им может быть, в том числе, и ядерный реактор ), M — холодильник, ~ подключённый электрогенератор

Идеальный цикл Брайтона состоит из процессов

1—2 Изоэнтропическое сжатие.
2—3 Изобарическое расширение (подвод теплоты).
3—4 Изоэнтропическое расширение.
4—1 Изобарическое сжатие (отвод теплоты).

С учётом отличий реальных адиабатических процессов расширения и сжатия от изоэнтропических, строится реальный цикл Брайтона (1—2 _p —3—4 _p —1 на T-S диаграмме)

Термический КПД идеального цикла Брайтона принято выражать формулой:
$\eta =1-{\frac {1}{\pi ^{\frac {k-1}{k}}}}$

где

\pi =p_{2}/p_{1}

— степень повышения давления в процессе изоэнтропийного сжатия (1—2);

k

— показатель адиабаты (для воздуха равный 1,4)

Обратный цикл Брайтона

Если обойти цикл Брайтона в обратном направлении — (1—4—3—2—1) получится цикл холодильной машины, называемый также циклом Белла Колемана .

Поскольку согласно второму началу термодинамики непосредственная теплопередача от тела с более низкой температурой к телу с более высокой невозможна, холодильный цикл Брайтона осуществим только при условии, что температура холодильника не ниже $T_{4}$ , а температура нагревателя не выше $T_{2}$ .