브레이턴 사이클은 가스터빈과 제트엔진의 기본 사이클로, 압축기의 단열 압축, 연소기의 정압 가열, 터빈의 단열 팽창, 정압 방열 네 과정으로 이루어지며 이상 효율은 압력비 rp만으로 정해진다. 압력비가 클수록 효율이 오르지만 오름폭은 점점 줄고, 터빈 배기열로 압축공기를 데우는 재생은 배기가 압축공기보다 뜨거운 낮은 압력비에서만 이득이다. 그림은 압력비에 따른 단순 브레이턴 효율 곡선과 지금 고른 압력비 점이에요. 압력비 슬라이더를 옮기고 재생 사이클 버튼을 누르면 재생 효율 곡선이 겹쳐져, 두 곡선이 만나는 압력비 위아래로 어느 쪽이 유리한지 볼 수 있어요.
가스터빈을 돌리는 사이클
브레이턴 사이클은 가스터빈과 제트엔진의 기본 사이클이다.단열 압축(압축기),정압 가열(연소기),단열 팽창(터빈), 정압 방열의 네 과정으로 이루어진다. 이상 효율은 압력비 rp만으로 정해진다.
👀 압력비 하나로 효율이 정해진다
①단열 과정 둘과 정압 과정 둘로 이루어져요
②효율은 압력비 rp = P₂/P₁만의 함수예요
③압력비가 클수록 효율이 높아지지만 오름폭은 점점 줄어든다
④왕복기관의 압축비 대신 터보기계의 압력비를 쓴다
압력비-효율 곡선과 재생 사이클
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η = 1 - (1/rp)의 (k-1)/k 제곱. 재생은 터빈 배기열로 압축공기를 예열. 재생은 압력비가 낮을 때만 효율 이득.
압력비 rp에 따른 브레이턴 효율 곡선. 단순 사이클은 rp가 클수록 효율이 오르고, 재생 사이클은 낮은 압력비에서 유리하다
⚡ 재생 사이클은 낮은 압력비에서 이득
①단순 브레이턴은 압력비가 클수록 효율이 올라요
②재생기는 터빈 배기의 남은 열로 압축공기를 미리 데운다
③배기가 압축공기보다 뜨거운 낮은 압력비 구간에서만 이득이 나요
④두 곡선이 만나는 압력비를 넘으면 재생 효과가 사라진다
T-s 선도로 읽기
T-s 선도에서 브레이턴 사이클은 두 단열선(수직인 등엔트로피선)과 두 정압선으로 둘러싸인다. 공급열은 위쪽 정압선 아래 넓이, 방열은 아래쪽 정압선 아래 넓이이고, 그 차가 순일이다. 압력비를 키우면 두 정압선 사이가 벌어져 효율이 올라간다.