열역학 Fundamentals of Thermodynamics(7/e) RICHARD E 열역학 Fundamentals of Thermodynamics(7/e) RICHARD E. SONNTAG CLAUS BORGNAKKE GORDON J. VAN WYLEN Chapter 12
12장 동력 및 냉동 시스템-기체작동유체 동력 기기 및 냉동 기기에 대한 이상 사이클 제11장 : 상 변화가 있는 시스템, 즉 응축되는 작동 유체 제12장 : 상 변화가 없는 기체 작동 유체 실제 기기에서의 과정과 이상적인 과정의 차이 사이클 성능 향상시키기 위한 여러 방법
12.1 공기표준 동력 사이클 공기표준 동력 사이클 : 작동 유체로 기체만을 사용하여 동력을 생산하는 시스템의 기본 사이클
12.1 공기표준 동력 사이클 공기표준 동력 사이클의 가정 1. 전 사이클에 걸쳐 일정 질량의 공기가 작동 유체이며, 공기는 항상 이상 기체이다. 따라서 흡기 과정과 배기 과정은 없다. 2. 연소 과정은 외부 열원으로부터의 열전달 과정으로 대치한다. 3. 사이클은 주위로의 열전달 과정으로부터 완성된다. 4. 모든 과정은 내적 가역이다. 5. 가장 정확한 모델이라고는 할 수 없지만 종종 공기의 비열은 일정하다고 가정한다.
12.2 Brayton 사이클 Brayton 사이클 : 작동 유체가 기체이며, 두개의 정압 과정과 두 개의 등엔트로피 과정으로 구성된 사이클 가스 터빈(gas turbine)의 이상 사이클
12.2 Brayton 사이클 공기표준 Brayton 사이클의 효율 압력비가 증가하면 효율이 증가한다.
12.2 Brayton 사이클 압축기와 터빈의 효율은 등엔트로피 과정과 비교하여 정의
12.3 재생기가 있는 단순 가스 터빈 사이클 재생기를 도입하여 효율 향상 : 이상 재생 사이클
12.3 재생기가 있는 단순 가스 터빈 사이클 그림 11.22 : 재생기 효율 정의
12.4 가스 터빈 동력 사이클의 구성 Ericsson 사이클 : 두 개의 가역 정압 과정과 두 개의 가역 등온 과정으로 구성된 사이클 Brayton 사이클보다 유리 압축기와 터빈에서 많은 유량이 통과하며 일을 하므로, 충분히 많은 열을 전달하기 현실적으로 곤란하다. 실제 가스 터빈은 Ericsson 사이클보다 Brayton 사이클에 가깝다.
12.4 가스 터빈 동력 사이클의 구성 Brayton 가스 터빈 사이클을 수정하여 Erisson 사이클의 성능에 가깝도록 하는 방법 중간 냉각을 하는 다단 압축(multi-stage compression) 재열을 하는 다단 팽창(multi-stage expansion)
12.4 가스 터빈 동력 사이클의 구성 그림 11.24 : 여러 단의 압축과 팽창을 통하여 사이클이 Ericsson 사이클에 가까워진다.
12.4 가스 터빈 동력 사이클의 구성 그림 11.25 : 두 개의 밀폐 사이클로 구성된 가스터빈 동력 발전소
12.5 제트 추진용 공기표준 사이클 그림 11.26 : 제트 엔진에 대한 이상 가스 터빈 사이클
12.7 왕복식 기관 동력 사이클 그림 11.27 : 내연기관용 피스톤-실린더 구조
12.8 Otto 사이클 그림 11.28 : 공기표준 Otto 사이클
12.8 Otto 사이클 그림 11.29 : 압축비의 함수인 Otto 사이클의 열효율
12.9 Diesel 사이클 그림 11. 30 : 공기표준 Diesel 사이클
12.10 Stirling 사이클 그림 11.31 : 공기표준 Stirling 사이클