Siklus Brayton Adalah Siklus Termodinamika Yang Menggambarkan Cara Kerja Mesin Panas Tekanan Konstan.docx 4r3u1x

Siklus Brayton adalah siklus termodinamika yang menggambarkan cara kerja mesin panas tekanan konstan. Mesin turbin gas dan mesin jet airbreathing menggunakan Brayton Cycle. Meskipun siklus Brayton biasanya dijalankan sebagai sistem terbuka (dan memang harus dijalankan seperti jika pembakaran internal yang digunakan), itu secara konvensional diasumsikan untuk keperluan analisis termodinamika bahwa gas buang digunakan kembali dalam intake, analisis memungkinkan sebagai sistemtertutup. Siklus mesin ini dinamai George Brayton (1830-1892), insinyur Amerika yang mengembangkan itu, meskipun pada awalnya diusulkan dan dipatenkan oleh Inggris John Barber pada 1791. [1] Hal ini juga kadang-kadang dikenal sebagai siklus Joule. Siklus Ericsson mirip dengan siklus Brayton tetapi menggunakan panas eksternal dan menggabungkan penggunaan regenerator. Ada dua jenis siklus Brayton, terbuka ke atmosfer dan menggunakan ruang pembakaran internal atau tertutup dan menggunakan penukar panas. Sejarah Pada tahun 1872 , George Brayton mengajukan permohonan paten untuk " Ready motor , " mesin tekanan konstan reciprocating . Mesinnya menggunakan kompresor piston terpisah dan expander , dengan udara terkompresi dipanaskan oleh api internal memasuki silinder expander . Versi pertama dari mesin Brayton dicampur bahan bakar dengan udara menguap karena memasuki kompresor dengan menggunakan karburator dipanaskan permukaan . , [ 2 ] Bahan bakar / udara yang terkandung dalam reservoir / tangki dan kemudian dibawa ke silinder ekspansi dan dibakar . Sebagai campuran bahan bakar / udara memasuki silinder ekspansi itu dinyalakan oleh api percontohan . Sebuah layar yang digunakan untuk mencegah api masuk / kembali ke reservoir . Dalam versi awal mesin , layar ini kadang-kadang gagal dan ledakan akan terjadi , tetapi pada tahun 1874 Brayton memecahkan masalah ledakan dengan menambahkan bahan bakar sesaat sebelum silinder expander . Mesin sekarang digunakan bahan bakar yang lebih berat seperti kerosine dan bahan bakar minyak . Ignition tetap percontohan api . [ 3 ] Brayton diproduksi dan dijual " Siap Motors " untuk melakukan berbagai tugas seperti pemompaan air , operasi pabrik , bahkan propulsi kelautan . Kritik hari mengklaim mesin berjalan lancar dan memiliki efisiensi sekitar 17 % . [ 4 ] Brayton siklus mesin adalah beberapa pertama mesin pembakaran internal yang digunakan untuk tenaga penggerak . Pada tahun 1881 John Holland menggunakan mesin Brayton untuk menyalakan pertama di dunia yang sukses diri didorong kapal selam , kapal selam Fienian Ram John Philip Holland yang diawetkan di Paterson Museum di distrik bersejarah Old Great Falls dari Paterson , New Jersey . [ 5 ] George B Selden mengemudi mobil pada tahun 1905 Pada tahun 1878 , George B. Selden diproduksi pertama mobil pembakaran internal . Terinspirasi oleh mesin pembakaran internal yang ditemukan oleh George Brayton ditampilkan di Centennial Exposition di Philadelphia pada tahun 1876 , Selden mulai bekerja pada versi yang lebih kecil lebih ringan , berhasil dengan 1878, sekitar delapan tahun sebelum pengenalan publik dari Benz Patent Motorwagen di Eropa . The Selden auto ini didukung oleh 3 - silinder , versi 400 - pon mesin Siklus Brayton yang menampilkan

crankshaft tertutup . Selden dirancang dan dibangun mesin dengan bantuan Rochester masinis Frank H. Clement dan asistennya William Gomm . Ia mengajukan paten pada 8 Mei 1879 ( dalam lintas sejarah orang , saksi Selden memilih adalah bank - teller lokal , George Eastman , yang kemudian menjadi terkenal untuk kamera Kodak [ 6 ] ) . Aplikasi nya mencakup tidak hanya mesin tapi penggunaannya dalam mobil roda 4 . Dia kemudian mengajukan serangkaian amandemen permohonannya yang membentangkan proses hukum yang mengakibatkan penundaan 16 tahun sebelum paten [ 7 ] diberikan pada tanggal 5 November 1895. Henry Ford berjuang paten Selden . Ford berpendapat mobil rekannya menggunakan empat -stroke siklus Otto dan bukan mesin Brayton ditunjukkan digunakan dalam Selden auto . Ford memenangkan banding dari kasus awal .

Sebuah mesin Brayton - jenis terdiri dari tiga komponen : Kompresor ruang pencampuran expander Pada awal abad ke-19 mesin Brayton , udara ambien ditarik ke dalam kompresor piston , dimana ia melakukan kompresi , idealnya proses isentropik . Udara dikompresi kemudian berjalan melalui ruang pencampuran dimana bahan bakar ditambahkan , proses isobarik . Dipanaskan ( dengan kompresi ) , bertekanan udara dan bahan bakar campuran ini kemudian dinyalakan dalam silinder ekspansi dan energi dilepaskan , menyebabkan produk udara dan pembakaran dipanaskan untuk memperluas melalui piston / silinder , yang lain proses idealnya isentropik . Beberapa pekerjaan yang diekstraksi oleh piston / silinder digunakan untuk menggerakkan kompresor melalui pengaturan crankshaft . Istilah siklus Brayton telah lebih baru-baru ini diberikan kepada mesin turbin gas . Ini juga memiliki tiga komponen : kompresor gas burner (atau ruang bakar ) turbin ekspansi siklus Brayton Ideal: proses isentropik - ambien udara ditarik ke dalam kompresor , di mana ia bertekanan . isobarik Proses - udara tekan kemudian berjalan melalui ruang pembakaran , dimana bahan bakar dibakar , pemanas yang - udara proses konstan - tekanan , karena ruang terbuka mengalir masuk dan keluar . isentropik proses - dipanaskan , udara bertekanan kemudian memberikan energi , memperluas melalui turbin ( atau serangkaian turbin ) . Beberapa pekerjaan yang diekstrak oleh turbin digunakan untuk menggerakkan kompresor .

Sebuah mesin Brayton - jenis terdiri dari tiga komponen :

kompresor ruang pencampuran expander

Pada awal abad ke-19 mesin Brayton , udara ambien ditarik ke dalam kompresor piston , dimana ia melakukan kompresi , idealnya proses isentropik . Udara dikompresi kemudian berjalan melalui ruang pencampuran dimana bahan bakar ditambahkan , proses isobarik . Dipanaskan ( dengan kompresi ) , bertekanan udara dan bahan bakar campuran ini kemudian dinyalakan dalam silinder ekspansi dan energi dilepaskan , menyebabkan produk udara dan pembakaran dipanaskan untuk memperluas melalui piston / silinder , yang lain proses idealnya isentropik . Beberapa pekerjaan yang diekstraksi oleh piston / silinder digunakan untuk menggerakkan kompresor melalui pengaturan crankshaft .

Istilah siklus Brayton telah lebih baru-baru ini diberikan kepada mesin turbin gas . Ini juga memiliki tiga komponen :

kompresor gas burner (atau ruang bakar ) turbin ekspansi

Brayton siklus Ideal:

proses isentropik - ambien udara ditarik ke dalam kompresor , di mana ia bertekanan . isobarik Proses - udara tekan kemudian berjalan melalui ruang pembakaran , dimana bahan bakar dibakar , pemanas yang - udara proses konstan - tekanan , karena ruang terbuka mengalir masuk dan keluar . isentropik proses - dipanaskan , udara bertekanan kemudian memberikan energi , memperluas melalui turbin ( atau serangkaian turbin ) . Beberapa pekerjaan yang diekstrak oleh turbin digunakan untuk menggerakkan kompresor . proses isobarik - penolakan panas ( di atmosfer ) .

Brayton siklus Aktual: Proses adiabatik - kompresi. proses isobarik - Selain panas. proses adiabatik - ekspansi. proses isobarik - penolakan panas. Karena baik kompresi maupun ekspansi dapat benar-benar isentropik, kerugian melalui kompresor dan ekspander tersebut merupakan sumber inefisiensi kerja tak terhindarkan. Secara umum, meningkatkan rasio kompresi adalah cara yang paling langsung untuk meningkatkan output daya keseluruhan sistem Brayton. [8] efisiensi siklus Brayton ideal adalah

di mana gamma adalah rasio kapasitas panas. [9] Gambar 1 menunjukkan bagaimana perubahan efisiensi siklus dengan peningkatan rasio tekanan. Gambar 2 menunjukkan bagaimana perubahan output daya yang spesifik dengan peningkatan temperatur inlet turbin gas untuk dua nilai rasio tekanan yang berbeda.

Suhu tertinggi dalam siklus terjadi pada akhir proses pembakaran, dan itu dibatasi oleh suhu maksimum yang pisau turbin dapat menahan. Ini juga membatasi rasio tekanan yang dapat digunakan dalam siklus. Untuk temperatur masuk turbin tetap, output kerja bersih per siklus meningkat dengan rasio tekanan (dengan demikian efisiensi thermal) dan output kerja bersih. Dengan output kerja kurang per siklus, laju aliran massa yang lebih besar (sehingga sistem yang lebih besar) yang dibutuhkan untuk mempertahankan output daya yang sama, yang mungkin tidak ekonomis. Dalam desain paling umum, rasio tekanan turbin gas berkisar dari sekitar 11 sampai 16. [10]

Metode untuk meningkatkan daya Output daya dari mesin Brayton dapat ditingkatkan dalam sikap berikut : Panaskan , dimana cairan dalam bekerja kebanyakan kasus udara mengembang melalui serangkaian turbin , kemudian dilewatkan melalui ruang pembakaran kedua sebelum memperluas tekanan ambient melalui set akhir turbin . Ini memiliki keuntungan dari peningkatan output daya yang mungkin untuk rasio kompresi yang diberikan tanpa melebihi batasan metalurgi ( biasanya sekitar 1000 ° C ) . Penggunaan afterburner untuk mesin pesawat jet juga dapat disebut sebagai " reheat " , yang merupakan proses yang berbeda dalam bahwa udara dipanaskan diperluas melalui nozzle dorong daripada turbin . Kendala metalurgi agak berkurang , memungkinkan suhu reheat jauh lebih tinggi ( sekitar 2000 ° C ) . Reheat yang paling sering digunakan untuk meningkatkan daya spesifik ( per throughput udara) , dan biasanya berhubungan dengan penurunan efisiensi , efek ini terutama diucapkan dalam afterburner karena jumlah ekstrim bahan bakar ekstra yang digunakan .

Overspray , dimana , setelah tahap kompresor pertama , air disuntikkan ke kompresor , sehingga meningkatkan aliran massa di dalam kompresor , turbin meningkatkan daya output secara signifikan dan mengurangi suhu stopkontak kompresor . [ 11 ] Pada tahap kedua kompresor air sepenuhnya dikonversi ke bentuk gas , menawarkan beberapa intercooling via panas latennya penguapan .

Jadi sebagai kesimpulan bahwa pengaruh temperatur minimum dan maksimum sangat mempengaruhi efisiensi pada siklus Brayton hal ini diperlihatkan pada grafik 1 dan grafik 2.

Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Brayton_cycle