布雷顿循环计算器

布雷顿循环计算器是一种专门设计用于通过分析布雷顿循环来评估燃气涡轮发动机性能的工具，布雷顿循环是燃气涡轮发动机运行的基础。该计算器可帮助工程师、学生和专业人士了解 键 parameters such as thermal 效率, work output, and heat addition within the cycle. By inputting specific variables like pressure ratios, temperatures, and mass flow rates, users can accurately determine the efficiency and effectiveness of their gas turbine designs. This information is crucial for optimizing engine performance, reducing 燃油消耗，并整体提高 能源效率 在各种工业应用中。

布雷顿循环计算器公式

热效率（η）= 1 – （1 / （压力比 （PR））^（（γ - 1）/γ））

详细公式：

压力比（PR）：

PR=P₂/P₁

• PR：压力比（无量纲）
• 磷：压缩后的压力（单位为帕斯卡、大气压或其他一致单位）
• 帕特里克：压缩前的压力（单位与P₂相同）

压缩后温度（T₂）：

T1 = T₁ × (PR)^((γ – XNUMX) / γ)

• TXNUMX：压缩后的温度（单位为开尔文或摄氏度）
• T₁：压缩前的温度（与T₂单位相同）
• PR：压力比
• γ：工作流体的比热比（Cp/Cv）（无量纲）

燃烧后温度（T₃）：

T₃ = T₂ + (Q_in / (m × Cp))

• 吨：燃烧后的温度（单位：开尔文或摄氏度）
• 秦：燃烧过程中增加的热量（以焦耳或一致能量单位为单位）
• m: 质量流率 工作流体（单位：kg/s）
• Cp：恒压比热（单位：J/(kg·K)）

膨胀后温度（T₄）：

T₄ = T₃ × (1 / PR)^((γ – 1) / γ)

• 吨：膨胀后的温度（单位为开尔文或摄氏度）
• 吨：燃烧后的温度
• PR：压力比
• γ：比热比

热效率（η）：

η = 1 – (1 / (PR)^((γ – 1) / γ))

• η：热效率（以小数或百分比表示）
• PR：压力比
• γ：比热比

压缩机所做功 (W_c):

W_c = m × Cp × (T2 – T1)

• 厕所: 完成工作 由压缩机（以焦耳或一致能量单位）
• m：工作流体的质量流量
• Cp：恒压比热
• TXNUMX：压缩后的温度
• T₁：压缩前温度

涡轮所做功（W_t）：

W_t = m × Cp × (T₃ – T₄)

• 雙重：涡轮机所做的功（以焦耳或一致能量单位为单位）
• m：工作流体的质量流量
• Cp：恒压比热
• 吨：燃烧后的温度
• 吨：膨胀后的温度

净输出（W_net）：

W_net = W_t – W_c

• W_网：布雷顿循环的净功输出（以焦耳或一致能量单位为单位）
• 雙重：涡轮机所做的功
• 厕所：压缩机所做的功

增加的热量（Q_in）：

Q_in = m × Cp × (T₃ – T₂)

• 秦：燃烧过程中增加的热量（以焦耳或一致能量单位为单位）
• m：工作流体的质量流量
• Cp：恒压比热
• 吨：燃烧后的温度
• TXNUMX：压缩后的温度

变量定义：

• η：布雷顿循环的热效率
• PR：压力比（P₂/P₁）
• γ：工作流体的比热比（Cp/Cv）
• 帕特里克：压缩前的初始压力
• 磷：压缩后的压力
• T₁：压缩前的初始温度
• TXNUMX：压缩后的温度
• 吨：燃烧后的温度
• 吨：膨胀后的温度
• 秦：燃烧过程中添加的热量
• m：工作流体的质量流量
• Cp：恒压比热
• Cv：恒容比热容（通过 γ 相关）

一般条款

按揭年数	定义
热效率（η）	布雷顿循环将热量转化为功的效率的衡量标准。
压力比 (PR)	压缩后压力与压缩前压力之比。
比热比 (γ)	恒压与恒容下的比热容比（Cp/Cv）。
压缩后温度（T₂）	工作流体被压缩后的温度。
压缩前温度 (T₁)	工作流体压缩前的初始温度。
燃烧后温度（T₃）	燃烧过程中加热后工作流体的温度。
膨胀后温度 (T₄)	工作流体在涡轮机内膨胀后的温度。
压缩机做功 (W_c)	压缩工作流体所需的能量。
涡轮机完成的功 (W_t)	涡轮机中的工作流体膨胀产生的能量。
净输出 (W_net)	布雷顿循环的总工作输出，计算为 W_t – W_c。
热量增加 (Q_in)	燃烧过程中引入循环的热量。
质量流量 (立方米)	每秒通过该循环的工作流体的质量。
恒压比热 (Cp)	在恒定压力下，使单位质量的温度升高一度所需的热量。
定容比热 (Cv)	在恒定体积下，将单位质量的温度升高一度所需的热量。

布雷顿循环计算器示例

让我们考虑一个例子来了解布雷顿循环计算器的工作原理。

场景：

一位工程师正在设计一台燃气涡轮发动机，需要计算其热效率和净功输出。提供以下参数：

• 初始压力（P₁）: 100 帕
• 压缩后压力（P₂）: 1,000 帕
• 初始温度（T₁）：300千
• 热量增加 (Q_in): 500,000 焦耳
• 质量流量 (立方米)：10千克/秒
• 恒压比热 (Cp)：1,005焦耳/（公斤·K）
• 比热比 (γ)：1.4

计算：

1. 压力比（PR）：PR=P₂/P₁
   PR = 1,000 千帕 / 100 千帕
   PR = 10
2. 压缩后温度（T₂）：T1 = T₁ × (PR)^((γ – XNUMX) / γ)
   T₂ = 300K × (10)^((1.4 – 1) / 1.4)
   T₂ ≈ 300 K × 10^0.2857
   T₂ ≈ 300 K × 1.933
   T₂ ≈ 580 K
3. 燃烧后温度（T₃）：T₃ = T₂ + (Q_in / (m × Cp))
   T₃ = 580 K + (500,000 J) / (10 千克/秒 × 1,005 J/(千克·K))
   温度 = 580 K + 49.75 K
   T₃ ≈ 629.75 K
4. 膨胀后温度（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. 热效率（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 或 48.3%
6. 压缩机所做功 (W_c):W_c = m × Cp × (T2 – T1)
   W_c = 10 千克/秒 × 1,005 J/(千克·K) × (580 K – 300 K)
   W_c = 10 × 1,005 × 280
   W_c = 2,814,000 焦耳
7. 涡轮所做功（W_t）：W_t = m × Cp × (T₃ – T₄)
   W_t = 10 千克/秒 × 1,005 焦耳/(千克·开尔文) × (629.75 开尔文 – 324.3 开尔文)
   W_t = 10 × 1,005 × 305.45
   W_t≈3,075,022.5焦耳
8. 净输出（W_net）：W_net = W_t – W_c
   W_net = 3,075,022.5 焦耳 – 2,814,000 焦耳
   W_net ≈ 261,022.5 焦耳

结果：

• 热效率（η）： 48.3%
• 净输出（W_net）： 261,022.5焦耳

此示例演示了如何使用布雷顿循环计算器根据特定输入参数确定燃气涡轮发动机的效率和工作输出。

最常见的常见问题解答