गैस टरबाइन या विमान इंजन में दक्षता

Question

अधिकांश आधुनिक विमान इंजन, जैसे कि विकिपीडिया से नीचे दर्शाया गया है , कई कंप्रेसर चरणों से बना होता है, जो प्रवाह के तापमान को बढ़ाने के लिए एक टरबाइन (या कई) और एक दहन कक्ष द्वारा संचालित होता है।

सामान्य तौर पर, निर्माता और डिज़ाइनर संपीड़न अनुपात को बढ़ाने के साथ-साथ दक्षता बढ़ाने के लिए दहन तापमान पर ध्यान केंद्रित करते हैं।

मेरा सवाल है, सही गैस, कोई ऊर्जा नुकसान या घर्षण, और निरंतर इनलेट तापमान और वेग जैसी मान्यताओं के तहत: इस थर्मोडायनामिक चक्र की दक्षता का मूल्यांकन कैसे किया जाता है? एक दबाव या तापमान में वृद्धि से दक्षता कैसे प्राप्त की जा सकती है?

Comments

+1 महान प्रश्न। कुछ हद तक संबंधित: जेट इंजन जोर रिवर्सल कैसे कुशल हैं?

— क्रिस म्यूलर

Answer 1

गैस टर्बाइन का उपयोग ब्रेटन चक्र के उपयोग से किया जाता है जो सबसे सरल स्थिति में होता है:

1. Isentropic संपीड़न (एक कंप्रेसर में)
2. लगातार दबाव गर्मी जोड़ (दहन कक्ष)
3. इसेंट्रोपिक विस्तार (एक टरबाइन में)
4. लगातार दबाव गर्मी अस्वीकृति

और चूंकि दक्षता को नेट आउटपुट कार्य / हीट इनपुट के रूप में परिभाषित किया गया है, दक्षता आसानी से चक्र राज्यों के तापमान से संबंधित हो सकती है:

1-2 और 3-4 प्रक्रियाएं आइसेंट्रोपिक, और पी 2 = पी 3 और पी 4 = पी 1 हैं। इस प्रकार:

और अंत में दक्षता तब संपीड़न अनुपात से संबंधित हो सकती है:

हालाँकि, अधिकांश गैस टर्बाइन इस सरल सैद्धांतिक आदर्श स्थितियों पर संचालित नहीं होते हैं जैसे कि आइसेंट्रोपिक संपीड़न और विस्तार, निरंतर दबाव ताप जोड़, एकल चरण संपीड़न और एकल चरण विस्तार। और ऐसे मामलों में आदर्श चक्र की तुलना में मॉडलिंग और दक्षता विश्लेषण कहीं अधिक जटिल हैं।

लघुरूप:

• $w_{net}$ : मैकेनिकल नेट वर्क, टर्बाइन पावर माइनस कंप्रेसर पावर
• $q$ : गर्मी, इसके अलावा या अस्वीकृति। = ऊष्मा जोड़ और = ऊष्मा अस्वीकृति$q_{in}$$q_{out}$
• $k$ : विशिष्ट ताप अनुपात$Cp/Cv$

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क्या आप विस्तार से बता सकते हैं कि आपके गणितीय नोटेशन का वास्तव में क्या मतलब है? उदाहरण के लिए, अंतिम अभिव्यक्ति में k क्या है ? w या q क्या है ?

— निकोलस

— एनकोलस

@ नाइकोलस मैं यूनुस सेंगेल की पुस्तक की सिफारिश करना चाहूंगा: थर्मोडायनामिक्स - एक इंजीनियरिंग दृष्टिकोण जहां आप ब्रेटन चक्र के बारे में बहुत विस्तार से जान सकते हैं।

— एल्गो

Answer 2

एक बात यह है कि संपीड़न अनुपात में वृद्धि हुई है कि यह जलने की गति को बढ़ाएगा और पूर्णता को जला देगा, जिससे निकास से बाहर जाने वाले असंतृप्त ईंधन / कणों का प्रतिशत कम हो जाएगा।

वृद्धि हुई संपीड़न भी निकास टरबाइन के लिए उच्च विस्तार अनुपात की अनुमति देता है, जिससे शक्ति में वृद्धि होगी। यह कैसे संपीड़न अनुपात मानक पिस्टन आधारित इंजन को प्रभावित करता है के समान है।

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प्रश्न पर भौतिक अंतर्दृष्टि के लिए धन्यवाद। मैं सोच रहा था कि क्या इन लाभों को निर्धारित करने का एक "सरल" तरीका है।

— निकोलस