[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 정적과정으로 이루어진다

 

    2)작동순서 : 단열압축 => 정압가열 => 단열팽창 => 정적방열

 

    3)오토사이클과 다른점은 흡열과정이 정압과정이라는 것(오토 사이클은 정적)

 

 

  

 

2.3.사바테사이클 (복합사이클)

 

    1)고속디젤기관의 표준 사이클로써 2개의 단열과정, 2개의 정적과정, 1개의 정압과정으로 이루어진다

 

    2)작동순서 : 단열압축 => 정적가열 => 정압가열 => 단열팽창 => 정적방열

 

    3)오토사이클의 정적가열과 디젤사이클의 정압가열이 복합된 이중 흡열과정을 가진다

 

 

  2.4.특정조건에서 내연기관의 열효율 비교

 

    1)압축비, 가열량이 같을 때 : 열효율 => 오토 > 사바테 > 디젤

 

    2)최고압력, 가열량이 같을 때 : 열효율 => 오토 < 사바테 < 디젤

 

    

 

3.가스터빈 사이클

 

  3.1.브레이턴 사이클

 

    1)가스터빈기관의 이상적인 사이클로써 2개의 정압과정과 2개의 단열과정으로 이루어진다

 

    2)작동순서 : 단열압축 => 정압가열 => 단열팽창 => 정압방열

 

 

 

  3.2.에릭슨 사이클 : 브레이턴 사이클의 단열과정을 등온과정으로 대체시킨 가스터빈 사이클

 

  3.3.스털링 사이클 : 오토 사이클의 단열과정을 등온과정으로 대체시킨 가스터빈 사이클

 

  cf.에릭슨 및 스털링 사이클은 대형선박이나 항공모함의 사이클이다