반응형 SMALL 전체 글39 브레이턴 사이클 Brayton Cycle 개념 ● 조지 브레이턴의 이름을 따서 명명된 열역학 사이클로서 일정한 압력에서 열기관이 작동하는 것을 설명 ● 초기에는 피스톤 압축기와 피스톤 확장기를 이용한 엔진의 사이클로서 사용 ● 현대에는 가스터빈기관과 공기 흡입식 제트엔진의 사이클로 통용 ● 가스터빈기관의 이상적인 사이클로써 2개의 정압과정과 2개의 단열과정으로 이루어진다 ● 작동순서 : 단열압축 => 정압가열 => 단열팽창 => 정압방열 ● 오토사이클과 달리 흡열과 방열이 정압과정에서 일어나는 정압사이클이다. 일반적인 가스터빈 엔진의 작동과정 1. AIR INLET을 통해 외부공기를 흡입 2. COMPRESSOR (압축기) 를 거치며 공기가 단열압축 3. COMBUSTION CHAMBER(연소실)에서 정압가열 4. 압축,가열된 공기가 TURBI.. 2023. 7. 18. 오토사이클 Otto Cycle 개념 ● 대표적인 내연기관 사이클 : 오토사이클 / 디젤사이클 / 복합(사바테)사이클 ● 가솔린 내연기관의 이상적인 열역학 사이클 ● 2개의 단열과정과 2개의 정적과정으로 구성 ● 작동순서 : 흡기 => 단열압축 => 정적가열 => 단열팽창 => 정적방열 => 배기 ● 열의 교환이 일어날 때 (흡열과 방열) 정적과정에서 이루어지므로 정적 사이클이라고도 한다. ● 흡입과 흡열의 일량이 거의 동일하므로 무시(상쇄)한다. 오토사이클 그래프 [작동순서] 0 >> 1 : 흡입 1 >> 2 : 단열압축 2 >> 3 : 정적가열 3 >> 4 : 단열팽창 4 >> 1 : 정적방열 1 >> 0 : 배기 오토사이클 효율 ● 받은열량 중 유효한 일로 소모된 열을 제외한 나머지 방출된 열량을 이용하여 효율을 구한다 ● 효율 .. 2023. 7. 18. [열역학 11] 연소와 전열 1.연소 반응식 1.1.완전연소 반응식 1) C + O2 -> CO2 + 열 2) H2 + 0.5O2 -> H2O + 열 3)반응 후에는 더이상 반응하지 않는다 1.2.불완전연소 반응식 1) C + 0.5O2 -> CO + 열 (일산화탄소 CO가 생성된다) 2) CO + 0.5O2 -> CO2 (반응 후 생성된 일산화탄소가 산소와 반응하여 이산화 탄소 발생) 1.3.탄화수소 1)탄소와 수소만으로 이루어진 유기화합물 2)파라핀계, 올레핀계, 나프텐계, 지방족고리불포화, 방향족 탄화수소가 있다 1.4.파라핀계 탄화수소 (지방족 포화 탄화수소) 1)표시 : CnH2n+2 2)종류 : 메탄(CH4) / 에탄(C2H6) / 프로판(C3H8) / 부탄(C4H10) 3)메탄 : CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H.. 2023. 7. 15. [열역학 10] 냉동 사이클 1.냉동기와 열펌프 1.1.냉동기 1)저열원에서 흡수한 열을 외부에서 일을 받아 고열원으로 방출하는 기관 2)저열원의 온도를 낮출 목적으로 제작된 기계이다 3)냉동기의 효율은 성적계수(성능계수)를 통해 나타내며 저열원에서 흡수한 열과 공급받은 일의 비로 나타낸다 4)냉동기 성적계수 ε2 = Q2(저열원에서 흡수한 열량)/W(외부에서 공급받은 일) = Q2/(Q1-Q2) 1.2.열펌프 1)냉동기와 시스템은 같으나 고열원의 온도를 높일 목적으로 제작된 기계이다 2)열펌프의 성적계수 ε1 = Q1(고열원으로 방출하는 열량)/W(외부에서 공급받은 일) = Q1/(Q1-Q2) 3)ε1과 ε2의 관계 : ε1 = 1+ ε2 // 열펌프 성적계수 = 냉동기 성적계수 + 1 2.냉동 사이클 2.1.역카르노 사이클 1).. 2023. 7. 15. [열역학 9] 가스동력 사이클 1.가스동력 사이클 1)연료의 연소가스(이론적으로는 공기)를 동작유체로 하는 사이클 2)밀폐계의 내연기관과 개방계의 가스터빈 기관으로 구분된다 3)내연기관 사이클 : 오토/디젤/사바테(복합) 사이클 4)가스터빈 사이클 : 브레이턴/에릭슨/스털링 사이클 2.내연기관 사이클 2.1.오토사이클 (정적사이클) 1)공기표준 사이클로써 2개의 정적과정과 2개의 단열과정으로 이루어진다 2)작동순서 : 흡기 => 단열압축 => 정적가열 => 단열팽창 => 정적방열 => 배기 3)흡입의 일량과 배기의 일량이 이론적으로 비슷하여 무시한다(서로 상쇄) 4)체적이 일정한 상태로 열을 받기 때문에 순수 정적 사이클이라고도 한다 2.2.디젤사이클 1)저속 디젤기관의 표준 사이클로써 1개의 정압과정, 2개의 단열과정, 1개의 정적.. 2023. 7. 15. [열역학 8] 증기원동소 사이클 1.증기원동소 사이클 1)보일러 및 과열기에서 물을 끓여 과열증기로 만든 후 터빈을 통해 동력을 얻는다 2)터빈을 돌린 과열증기는 복수기 및 급수펌프를 통해 순환하여 사이클을 이룬다 3)증기동력기관은 외연기관으로 랭킨/재열/재생/재열재생 사이클 등이 있다 1.1.랭킨사이클 (Rankine Cycle) 1.2.재열사이클 (Reheat Cycle) 1) 기존 랭킨사이클의 터빈을 고압터빈과 저압터빈의 두단계로 분할한 구조 2)터빈을 통과시킨 증기를 다시한번 가열하여 열효율을 개선(건도가 증가)시킨 증기원동소 사이클 1.3.재생 사이클 (Regrnerated Cycle) 1)터빈을 돌리고 나서 방출되는 열량을 최소화한 사이클 2)터빈에서 팽창도중에 일부증기를 추출하여 급수가열기에 공급함으로써 보일러의 열량을 감.. 2023. 7. 15. [열역학 7] 증기와 증기선도 [증기] 1.증기와 물질의 상태변화 1.1.증기 : 순수물질이 증발되어 기체상태로 된 것 1.2.수증기 : 물이 증발되어 기체상태로 된 것 1.3.상태변화 : 물질은 주어진 온도와 압력 하에서 3가지 상태로 존재한다 1) 단일상 : 고체/액체/기체 중 한가지의 형태로만 존재하는 상태 2) 2상공존 : 고체 + 액체 / 고체 + 기체 / 액체 + 기체의 상태 3) 3상공존 : 고체 + 액체 + 기체가 모두 공존하는 상태 1.4.상률 : F = c - p + 2 1) F : Freedom Number (자유도 수로써 압력 P와 온도 T를 변화시킬 수 있는 자유도) 2) c : Complement Number (성분의 수로써 순수물질의 경우 1) 3) p : Phase Number (상의 수) 4) 단일상 순.. 2023. 7. 15. [열역학 6] 엔트로피의 계산과 무효에너지 1.엔트로피의 계산 1.1.비엔트로피 : 단위질량당의 엔트로피 ds = δq/T 1.2.일반물질의 엔트로피 (액체,고체) 1.3.이상기체의 엔트로피 2.이상기체의 상태변화에 따른 엔트로피의 계산 2.1.정적과정 2.2.정압과정 2.3.등온과정 2.4.단열과정 3.자유에너지 / 자유엔탈피 / 무효에너지 3.1.자유에너지 (헬름홀프함수) 3.2.자유엔탈피 (깁스함수) 3.3.무효에너지 : 계의 유용한 에너지로써 사용되지 못하고 계를 유지하기 위해 필요한 최소한의 에너지 1)카르노기관의 순수한 일량 W = Q1 -Q2 를 유효에너지라 한다. 2)카르노기관의 방출열량 Q2는 카르노사이클을 유지하기 위한 무효에너지라 한다. 2023. 7. 15. [열역학 5] 열역학 법칙과 카르노기관 1.열역학 제 1법칙의 태동 과거에는 열을 '열소'라는 작은 알갱이로 생각하여 열소가 물체에 들어오면 물체는 뜨거워지고, 반대로 열소가 물체에서 나가면 물체는 뜨거워 진다고 믿었다. 하지만 이러한 열소설로는 두 물체를 마찰시켰을 때 물체가 뜨거워지는 현상을 설명하지 못한다는 것을 인지하였다. 그러다 1842년 영국의 James Prescott Joule이 간단한 실험을 통해서 "열도 에너지"라고 주장하였다. 그의 실험은 다음과 같다 에너지의 단위 : J(줄) , 1J = 1N x 1m = 4.1846cal , 1kcal = 427 kgf*m 에서 열의 일당량 A = 427 [kgf*m/kcal] = 4.186[kJ/kcal] 일의 열당량 J = (1/427)[kcal/kgf*m] = (1/4.186)[k.. 2023. 7. 15. [열역학 4] 이상기체의 상태변화 1.이상기체의 상태변화 1.1.가역변화 1)정적변화 : 체적이 일정한 상태에서의 변화 2)정압변화 : 압력이 일정한 상태에서의 변화 3)등온변화 : 온도가 일정한 상태에서의 변화 4)단열변화 : 외부와의 열교환이 없는 상태에서의 변화 5)폴리트로프 변화 1.2.비가역변화 1)비가역 단열변화 2)교축변화 3)가스의 혼합 4)가스의 확산 2.가역변화 2.1.정적변화 (V = const / v = const / dV = dv = 0) 1)내부에너지 : du = CvdT => Δu=CvΔT = Cv(T2-T1) = (R/k-1)(T2-T1) = (1/k-1)(P2-P1)v 2)엔탈피 : dh = CpdT => Δh=CpΔT = Cp(T2-T1) = (kR/k-1)(T2-T1) = (k/k-1)(P2-P1)v 3.. 2023. 7. 15. [열역학 3] 열역학 제1법칙과 이상기체상태방정식 1.밀폐계에서의 열역학 제 1법칙 Q = ΔU + W 1)Q : 계에 공급된 열량 (공급 + // 방출 -) 2)ΔU : 계의 내부에너지 변화량 (증가 + // 감소 -) 3)W : 계가 한 일 (한다 + // 받는다 -) 4)미분형 : δQ = dU + δW = dU + PdV 2.단위 질량당의 밀폐계 열역학 제 1법칙 q = Δu + w 1) q : 단위질량당 계에 공급된 열량 (q = Q/m) 2) Δu : 단위질량당 계의 내부에너지 변화량 (Δu = ΔU/m) 3) w : 단위 질량당 계가 한 일 (w = W/m) 4)미분형 단위 질량당 열역학 제 1법칙 δq = du + δw = du + Pdv 3.엔탈피와 열역학 제 1법칙 3.1.엔탈피 H : 내부에너지 U + 유동일 H = U + PV 3... 2023. 7. 15. [열역학 2] 비열/열평형/열효율/일 등 1.열용량 / 비열 / 열량 1.2.비열 = (열용량 / 질량) = (열량 / 질량 x 온도차) => c = C/m = Q/mΔT 1)단위질량을 단위온도만큼 올리는데 필요한 열량 2)물의비열 : 1kcal/kg℃ = 4.1855J/gK = 4.1855kJ/kgK // 물의 비열은 물체 중에서 가장크다 1.3.열용량 = (질량 x 비열) = (열량 / 온도차) => C = cm = Q/ΔT // 단위 : kcal/℃, kJ/℃ 등 1.4.열량 = (비열 x 질량 x 온도차) => Q = cmΔT // 단위 : cal, kcal, J, kJ 등 2.열평형과 열역학 제 0법칙 2.1.열역학적 평형 : 온도가 같고 화학적조성도 같으면 기계적으로 평형일 때 열역학적 평형이라 한다 2.2.열역학 제 0법칙 : 어떤.. 2023. 7. 15. 이전 1 2 3 4 다음 반응형 LIST
