Почему в простой формуле КПД растёт со степенью повышения давления?

При идеализации выше сжатие поднимает среднюю температуру подвода тепла относительно отвода — в духе тенденции к пределу Карно; в реальности есть потери в лопатках, пределы материалов и переменная c_p.

Где регенератор и промежуточное охлаждение?

Не моделируются: регенерация подогревает воздух перед камерой за счёт уходящих газов; промежуточное охлаждение дробит сжатие — это меняет реальный цикл.

Цикл Брайтона (ГТУ)

P–V: изэнтропическое сжатие, изобарный подвод тепла, изэнтропическое расширение, изобарный отвод — ядро турбореактивного/ГТУ.

Газотурбинный расчёт

Отношение давлений P_H / P_L6

Вход компрессора T₁288 K

Вход турбины T₃ / TIT1350 K

Массовый расход ṁ12 kg/s

Потери и P–V эскиз

КПД компрессора ηc0.84

КПД турбины ηt0.88

Удельный объём на холодном изобаре V₁2.4

Отношение объёмов V₃/V₂ (камера)1.35

Скорость анимации0.35×

Измеренные величины

Термический КПД ηth29.6%

Работа компрессора wc230.3kJ/kg

Работа турбины wt478.4kJ/kg

Полезная работа wnet248.0kJ/kg

Полезная мощность2976kW

T₂ / T₄517 / 874K

η идеал. (только r_P)40.1%

η P–V эскиза40.1%

О модели

Цикл Брайтона — идеализированный контур газотурбинной установки: изэнтропическое сжатие рабочего тела (часто воздуха), подвод тепла при почти постоянном давлении (камера сгорания или теплообменник), изэнтропическое расширение в турбине, затем отвод тепла при низком давлении — снова моделируется как изобарное охлаждение перед входом в компрессор. У ТРД после турбины добавляется сопло; ядро термодинамики всё равно близко к Брайтону. Страница использует нормированную P–V схему с γ = 1,4, сравнивает холодно-воздушную оценку η ≈ 1 − r_P^{(1−γ)/γ} и грубый КПД по контуру из ∮P dV и изобарного Q_in — всё учебное, не программа расчёта цикла.

Для кого: Инженерная термодинамика после Отто/Дизеля; вводные курсы по авиационным и энергетическим установкам.

Ключевые понятия

Цикл Брайтона
Газовая турбина
Степень повышения давления
Изэнтропический компрессор
Изобарный подвод тепла
Ядро ТРД
Холодно-воздушное приближение

Как это работает

Идеализированный газотурбинный цикл на P–V: 1→2 изэнтропическое сжатие, 2→3 изобарный подвод тепла (камера), 3→4 изэнтропическое расширение (турбина), 4→1 изобарный отвод тепла. Ползунки задают P_H/P_L, V₁ и V₃/V₂. η по контуру = ∮P dV, делённый на изобарный подвод Q_in ≈ (γ/(γ−1)) P_H (V₃−V₂) в согласованных идеально-газовых единицах (не просто P ΔV). Сравнивается с холодно-воздушной η(r_P); реальный ТРД/ГТУ сложнее.

Основные формулы

T₂s/T₁ = r_P^{(γ−1)/γ}, T₄s/T₃ = r_P^{−(γ−1)/γ}

η_th = [c_p(T₃−T₄) − c_p(T₂−T₁)] / [c_p(T₃−T₂)]

Часто задаваемые вопросы

Почему в простой формуле КПД растёт со степенью повышения давления?: При идеализации выше сжатие поднимает среднюю температуру подвода тепла относительно отвода — в духе тенденции к пределу Карно; в реальности есть потери в лопатках, пределы материалов и переменная c_p.
Где регенератор и промежуточное охлаждение?: Не моделируются: регенерация подогревает воздух перед камерой за счёт уходящих газов; промежуточное охлаждение дробит сжатие — это меняет реальный цикл.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 46 в «Термодинамика».

Вся категория →

НовоеШкольные