ブレイトンサイクル計算機

ブレイトンサイクル計算機は、ガスタービンエンジンの性能を評価するために設計された専門ツールで、その動作の基本であるブレイトンサイクルを分析します。この計算機は、エンジニア、学生、専門家が理解するのに役立ちます。 キー 熱効率、仕事量、サイクル内の熱付加などのパラメータ。圧力比、温度、質量流量などの特定の変数を入力することで、ユーザーはガスタービン設計の効率と有効性を正確に判断できます。この情報は、エンジン性能の最適化、コスト削減に不可欠です。 燃費、全体的に改善しています エネルギー効率 さまざまな産業用途に。

ブレイトンサイクル計算機の公式

熱効率（η）＝１－（１／（圧力比 (PR))^((γ – 1) / γ))

詳細な数式:

圧力比（PR）：

PR = P₂ / P₁

• PR: 圧力比（無次元）
• P₂: 圧縮後の圧力（パスカル、気圧、またはその他の一貫した単位）
• P₁: 圧縮前の圧力（P₂と同じ単位）

圧縮後の温度（T₂）：

T₂ = T₁ × (PR)^((γ – 1) / γ)

• た₂: 圧縮後の温度（ケルビンまたは摂氏）
• た₁: 圧縮前の温度（T₂と同じ単位）
• PR: 圧力比
• γ: 作動流体の比熱比（Cp/Cv）（無次元）

燃焼後の温度（T₃）：

T₃ = T₂ + (Q_in / (m × Cp))

• T₃: 燃焼後の温度（ケルビンまたは摂氏）
• Q_in: 燃焼中に加えられる熱（ジュールまたは一定のエネルギー単位）
• m: 質量流量 作動流体（kg/s）
• Cp: 定圧比熱（J/(kg·K)）

膨張後の温度（T₄）：

T₄ = T₃ × (1 / PR)^((γ – 1) / γ)

• T₄: 膨張後の温度（ケルビンまたは摂氏）
• T₃: 燃焼後の温度
• PR: 圧力比
• γ: 比熱比

熱効率（η）：

η = 1 – (1 / (PR)^((γ – 1) / γ))

• η: 熱効率（小数またはパーセンテージで表記）
• PR: 圧力比
• γ: 比熱比

コンプレッサーによる仕事量 (W_c):

W_c = m × Cp × (T₂ – T₁)

• トイレ: 行った作業 コンプレッサーによる（ジュールまたは一定エネルギー単位）
• m: 作動流体の質量流量
• Cp: 定圧比熱
• た₂: 圧縮後の温度
• た₁: 圧縮前の温度

タービンによる仕事量 (W_t):

W_t = m × Cp × (T₃ – T₄)

• わー: タービンによって行われた仕事（ジュールまたは一定のエネルギー単位）
• m: 作動流体の質量流量
• Cp: 定圧比熱
• T₃: 燃焼後の温度
• T₄: 膨張後の温度

ネット作業出力 (W_net):

W_net = W_t – W_c

• W_ネット: ブレイトンサイクルの正味仕事量（ジュールまたは一定エネルギー単位）
• わー: タービンによる仕事
• トイレ: コンプレッサーによる仕事

追加された熱量 (Q_in):

Q_in = m × Cp × (T₃ – T₂)

• Q_in: 燃焼プロセス中に追加された熱（ジュールまたは一定のエネルギー単位）
• m: 作動流体の質量流量
• Cp: 定圧比熱
• T₃: 燃焼後の温度
• た₂: 圧縮後の温度

変数の定義:

• η: ブレイトンサイクルの熱効率
• PR: 圧力比 (P₂/P₁)
• γ: 作動流体の比熱比（Cp/Cv）
• P₁: 圧縮前の初期圧力
• P₂: 圧縮後の圧力
• た₁: 圧縮前の初期温度
• た₂: 圧縮後の温度
• T₃: 燃焼後の温度
• T₄: 膨張後の温度
• Q_in: 燃焼プロセス中に追加された熱
• m: 作動流体の質量流量
• Cp: 定圧比熱
• Cv: 定積比熱（γを介して関連）

一般条件

契約期間	定義
熱効率 (η)	ブレイトンサイクルが熱を仕事にどれだけ効率的に変換するかを測る指標。
圧力比（PR）	圧縮前の圧力に対する圧縮後の圧力の比。
比熱比（γ）	一定圧力および一定体積における比熱の比 (Cp/Cv)。
圧縮後の温度（T₂）	圧縮された後の作動流体の温度。
圧縮前の温度（T₁）	圧縮前の作動流体の初期温度。
燃焼後の温度（T₃）	燃焼中に熱が加えられた後の作動流体の温度。
膨張後の温度 (T₄)	タービン内で膨張した後の作動流体の温度。
コンプレッサーによる仕事量 (W_c)	作動流体を圧縮するために必要なエネルギー。
タービンによる仕事量 (W_t)	タービン内の作動流体を膨張させることによって生成されるエネルギー。
ネット作業出力 (W_net)	ブレイトンサイクルの全体的な仕事出力。W_t – W_c として計算されます。
追加された熱量 (Q_in)	燃焼中にサイクルに導入される熱の量。
質量流量（m）	1 秒あたりにサイクルを通過する作動流体の質量。
定圧比熱（Cp）	一定の圧力で単位質量の温度を 1 度上げるために必要な熱量。
定積比熱（Cv）	一定の体積で単位質量の温度を 1 度上げるために必要な熱量。

ブレイトンサイクル計算機の例

ブレイトンサイクル計算機がどのように機能するかを理解するために、例を考えてみましょう。

シナリオ：

エンジニアはガスタービン エンジンを設計しており、その熱効率と正味出力を計算する必要があります。次のパラメータが提供されます。

• 初期圧力（P₁）: 100kPa
• 圧縮後の圧力（P₂）: 1,000kPa
• 初期温度 (T₁)：300 K
• 追加された熱量 (Q_in)：500,000 J
• 質量流量（m）: 10 kg/秒
• 定圧比熱（Cp）：1,005J/(kg・K)
• 比熱比（γ）: 1.4

計算：

1. 圧力比（PR）：PR = P₂ / P₁
   PR = 1,000 kPa / 100 kPa
   広報 = 10
2. 圧縮後の温度（T₂）：T₂ = T₁ × (PR)^((γ – 1) / γ)
   T₂ = 300 K × (10)^((1.4 – 1) / 1.4)
   T₂ ≈ 300 K × 10^0.2857
   T₂ ≈ 300 K × 1.933
   T₂ ≒ 580 K
3. 燃焼後の温度（T₃）：T₃ = T₂ + (Q_in / (m × Cp))
   T₃ = 580 K + (500,000 J) / (10 kg/s × 1,005 J/(kg·K))
   T₃ = 580 K + 49.75 K
   T₃ ≈ 629.75 K
4. 膨張後の温度（T₄）：T₄ = T₃ × (1 / PR)^((γ – 1) / γ)
   T₄ = 629.75 K × (1/10)^((1.4 – 1) / 1.4)
   T₄ ≈ 629.75 K × 0.516
   T₄ ≈ 324.3 K
5. 熱効率（η）：η = 1 – (1 / (PR)^((γ – 1) / γ))
   η = 1 – (1 / 10^0.2857)
   η = 1 – (1 / 1.933)
   η ≈ 1 – 0.517
   η ≈ 0.483 または 48.3%
6. コンプレッサーによる仕事量 (W_c):W_c = m × Cp × (T₂ – T₁)
   W_c = 10 kg/s × 1,005 J/(kg・K) × (580 K – 300 K)
   W_c = 10 × 1,005 × 280
   W_c = 2,814,000 ジュール
7. タービンによる仕事量 (W_t):W_t = m × Cp × (T₃ – T₄)
   W_t = 10 kg/s × 1,005 J/(kg·K) × (629.75 K – 324.3 K)
   ワットt = 10 × 1,005 × 305.45
   W_t ≈ 3,075,022.5 J
8. ネット作業出力 (W_net):W_net = W_t – W_c
   W_net = 3,075,022.5 J – 2,814,000 J
   W_net ≈ 261,022.5 J

結果：

• 熱効率（η）： 48.3％
• ネット作業出力 (W_net): 261,022.5ジュール

この例では、ブレイトン サイクル 計算機を使用して、特定の入力パラメータに基づいてガス タービン エンジンの効率と作業出力を決定する方法を示します。

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