열역학[가스동력사이클]

소개글

열역학[가스동력사이클]에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ.서론

Ⅱ.본론
1. 가스동력사이클 이란?
2. 가스동력사이클의 종류
㈎ 공기 표준 사이클[air standard cycle]
㈏ 카르노 사이클[Carnot cycle]
㈐ 오토사이클[Otto cycle]
㈑ 디젤사이클[Diesel cycle]
㈒ 복합사이클[사바테사이클 ; Sabathe cycle]
㈓ 내연기관의 실제사이클[Cycle in real engines]
㈔ 브레이턴 사이클[Brayton cycle]
㈕ 에릭슨 사이클[Ericsson cycle]
㈖ 스터링 사이클[Stirling cycle]
3. 열효율 이란?

Ⅲ. 결론

Ⅳ. 참고문헌

본문내용

서는 짧은시간 내에 연료를 연소시킬 필요가 있으므로 압축행정이 끝나기 전에 연료분사를 시작하여 압축행정 말기에 착화하도록하면 그 동안 공급된 연료 대부분 정적 아래에서 연소폭발하고 그 후에는 분사된 연료는 대부분 정압 아래에서 연소한다.
-사이클 과정 중 상태변화는 다음과 같다.
1 2 단열압축
2 3 정적가열 - 열량 Q가 공급된다.(정적연소)
3 4 정압가열 - 열량 Q가 공급된다.(정압연소)
4 5 단열팽창
5 1 정적방열 - 열량 Q가 방열된다.
㈓내연기관의 실제사이클[Cycle in real engines]
-실제 기관의 사이클은 이론 사이클과는 큰 차이가 있다.
큰 차이점은 다음과 같은 이유에서 발생된다.
① 실린더에는 새로운가스로만 충전되는 것이 아니라, 선행 사이클의 잔류가스도 들어있다.
② 연료는 완전 연소되지 않는다.
③ 연소가 정확히 정적 또는 정압 하에서 이루어지지 않는다.
④ 동작 가스는 실린더 벽을 통해 열을 교환한다.
⑤ 흡,배기 시에 가스교환 손실이 발생한다.
⑥ 피스톤 링을 통해 가스가 누설된다.
-실제 사이클의 진행과정은 지압계를 이용하여 작성한다. 이를 지압선도라 한다.
지압선도는 피스톤의 운동거리 또는 크랭크축의 회전각도에 대한 실린더 내의 압력변화를 나타낸다.
-지압선도를 이용하여 이론 사이클에 대한 실제사이클의 차이를 나타낼수 있다.
그림은 이론사이클의 pv선도와 실제사이클 pv선도를 중복,도시하였다. 여기서 흡,배기 시의 가스교환 손실,실린더 벽을 통한 열교환, 연소진행과정 등의 상태를 명확하게 확인할 수 있다.
① 흡, 배기시의 가스교환 손실
② 압축곡선은 등엔트로피곡선과 비교할 때 처음에는 급경사를 이루나 나중에는 완만해진다.(열공급 또는 열방출 때문에)
③ 연소는 정적하에서 이루어지지 않는다.
④ 열방출 때문에 팽창곡선은 급경사를 이룬다
㈔브레이턴 사이클[Brayton cycle]
-1791년 영국인 존 바버에 의해 제안 및 특허 되었지만, 엔진 사이클에 사용할 수 있도록 개발한 것은 미국인인 “조지 브레이턴”으로 그 의 이름을 따서 브레이턴 사이클이 되었다.
브레이턴 사이클은 가스터빈 또는 제트엔진의 기본 사이클이며, 2개의 정압변화와 2개의 단열변화로 구성되어 있고 정압사이클 이라고도 한다.
-사이클 과정 중 상태변화는 다음과 같다.
1 2 단열압축(압축기)
2 3 정압가열(연소실) - 열량 Q가 공급된다.
3 4 단열팽창(터빈)
4 1 정압방열(배기노즐) - 열량 Q가 방열된다.
-가스터빈의 원리는 열역학적으로 브레이턴 사이클로 설명된다. 공기는 단열압축되고 단열으로 팽창하여 연소하며, 단열팽창하면서 터빈을 돌리고 초기온도로 돌아간다. 하지만 실제로는 마찰과 와류가 발생하므로
a) 비단열 압축을 한다 - 실제 압축된 공기는 브래이튼 싸이클의 온도보다 높다.
b) 비단열 팽창을 한다 - 실제 온도는 팽창과정에서 떨어져 브래이튼 싸이클 온도보다 낮다. 또한 실제 가용할 수 있는 압력은 커야 하므로 싸이클만큼 팽창하지 못한다.
c) 연소과정에서 압력손실이 발생한다 - 등압 팽창하지 않고 싸이클 압력보다 낮다.
-열효율을 증대시키기 위해서는 압력비를 크게 하면 된다. 배기가스에 의한 손실을 줄이기 위해서는 재생기를 설치해 압축한 공기를 가스터빈의 배기가스로써 예열한다. 또한 열효율을 상승시키기 위해 압축을 2단으로 하고 그 사이에 냉각기를 두기도 한다.
㈕에릭슨 사이클[Ericsson cycle]
-2개의 등온과정과 2개의 정압과정으로 구성되어 있다.
정압냉각된 열이 완전히 회수되어 정압가열과정에 이용된다면 카르노 사이클의 열효율과 같다. 등온과정의 실행이 어려워 현실성이 없는 사이클이다. 폭파행정기관이 없는 외연기관이다
-사이클 과정 중 상태변화는 다음과 같다.
1 2 정압가열
2 3 등온팽창
3 4 정압방열
4 1 등온압축
㈖스터링 사이클[Stirling cycle]
-스터링사이클은 2개의 등온변화와 2개의 정적변화로 구성되어 있다.
-사이클 과정 중 상태변화는 다음과 같다.
1 2 정적가열
2 3 등온팽창(가열)
3 4 정적방열
4 1 등온압축(냉각)
3. 열효율 이란?
-열효율이란 일에너지에 공급된 열에너지에 대한 일의 비율 이다.
Ⅲ. 결론
열역학의 가스동력사이클의 종류와 그 사이클에 대한 자세한 내용을 조사 연구 하였다. 조사간 가스동력사이클의 광범위한 종류들을 자세히 알수있었고, 그 사이클에 따른 열효율을 알수있었고, 각각의 사이클에 따른 엔진의 활용과
p-v선도, T-s선도를 이용하여 변화상태를 나타낸 그래프를 보면서 그 사이클에 대한 내용과 각각의 과정을 거치면서 변화하는 압력과 체적, 온도와 엔트로피의 변화량을 알수있었다.
Ⅳ. 참고문헌
책 : 최신 공업열역학, 오토테크 p.154~173 (2010.02.25)
인터넷 :
(1) 네이버 지식백과 “김재휘 교수” : 카르노 사이클 이론
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1981868&cid=42331&categoryId=42333
(2) 네이버 지식백과 “기계공학용어사전” : 오토 사이클
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=344006&cid=44616&categoryId=44616
(3) 네이버 지식백과 “화학대사전” : 디젤 사이클
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2283326&cid=42419&categoryId=42419
(4) 네이버 지식백과 “김재휘 교수” : 실제 기관의 사이클
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1981224&cid=42331&categoryId=42333
(5) 네이버 지식백과 “항공우주공학용어사전[이태규]” : 브레이턴 사이클
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1645821&cid=42475&categoryId=42475
(6) 네이버 블로그 “L Daniel” : 기관 내에서의 열역학적 사이클
http://m.blog.naver.com/lsh103310/161394232 (2012.07.06)

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